有源配网调度经济运行智能辅助决策模型

有源配网调度经济运行智能辅助决策模型

陈群杰

国网杭州市钱塘区供电公司 浙江 杭州 310000

摘要：2021年，习近平总书记提出了以新能源为主体的新型电力系统建设思路。为助力以新能源为主体的新型电力系统成功转型，实现“双碳”能源战略目标，实现配电网节能经济调度，提升配电网运营潜力，本文基于调控云中的营配调海量数据，建立有源配电网调度经济运行智能辅助决策模型。模型将环内总线损作为线路运行方式制定的评价因子，利用改进的前推回代潮流技术和电压启发式优化算法，开展配电网经济运行分析，实现系统辅助编排配网运行方式、网络重构降低线路损耗、智能推送负荷转供方案等功能应用，提升配电网运行的可靠性和经济性。

关键词：有源配电网；调度运行；智能；辅助决策

1、研究现状

中低压配电网作为连接电力用户和电网的桥梁，其损耗占整个电网损耗的70%以上^[1]。降低配电网的运行损耗是实现电网碳减排的关键环节之一。配电网闭环设计，开环运行，理论上都存在一个最优的运行方式。在此方式下，运行损耗最小。在不增加电网建设投资的前提下，通过调整运行方式降低配电网运行成本成为重要研究方向。

目前，在制定配电网运行方式时主要存在以下问题：

（1）配网联络多变，方式优化困难^[2]。10kV线路多分段多联络，在制定运行方式时，主要依赖人工经验进行方式安排，智能化程度不高，未考虑负荷特性互补及在运线路损耗等情况。

（2）负荷特性多样，实时跟踪困难。分布式电源和多元负荷不断接入，配网负荷波动频繁，负荷特性复杂多变^[3]，人工无法对全网线路运行损耗进行实时跟踪分析，管控难度大，调度管理成本高。

（3）网架结构复杂，转供处置困难。在电网故障时，尤其是变电所全停时，需逐一查看配电网线路接线图对几十条配电网线路进行负荷转供分析判断，才能明确线路转供方案，恢复供电耗时较长。

2、基于营配调海量数据的有源配网调度经济运行智能辅助决策模型

为强化运检、调控中心、营销部等专业管理，加强营配调业务融合，以高弹性电网全过程评价和高效运行为目标，通过配网调度经济运行平台，将复杂重复的计算工作交由计算机进行精准计算完成，优化网架结构，实现电网节能调度和科学智能决策，促进安全效率双提升

本文将环网内的总线损纳为线路运行方式制定的评价因子，通过营配调多源数据融合、构建全业务信息数据模型，开展配电网经济运行分析。首先，建立了配电网设备和量测业务模型，实现多维海量数据与电网设备模型贯通融合；其次，利用前推回代潮流算法分别计算出各线路段以及配变的理论损耗；然后，利用启发式优化算法对线路损耗进行实时跟踪，计算出降损明显的开断点位置，智能生成动态调整策略，实现配电网实时经济重构；最后，采用基于树拓扑的自适应免疫算法判断负荷转移最优路径，一键式生成负荷转供方案和有序用电方案。

为评价配网调度经济运行平台的使用效果，采用以下指标评价体系进行评价：

第一类指标体系主要是线损指标，利用供服系统中的原始数据，以同期统计为基础（用于计算线损的输入、输出电量为相同统计周期），并按季、月、日不同周期计算得出的分线线损率和损耗电量。

第二类指标体系主要是碳排放指标，初期以火电碳排放量统计数据（1度电消耗0.4kg标准煤、增加0.997kg二氧化碳排放）为计算标准，统计碳排放量。待地区动态碳排放量生成后，采用动态碳排放量计算降损效果。

第三类指标体系主要是工作效率指标，对比传统人工调度模式和现有技术支撑模式下，制定最优运行方式和负荷转供处置方案所耗费的时间。

3、结论

（1）实现不同周期（季、月）运行方式单次调优

传统单一的、长期的固定一种运行方式已经无法满足配电网精益化管理需求。本文以线路环网内的总线损作为评价因子，进行年、季、月等不同周期运行方式的单次调优，取代了传统凭人工经验制定线路运行方式管理模式。

利用该模型，根据季节或月负荷特性，在安全运行的前提下，采用改进的前推回代潮流计算技术和电压启发式优化算法，对全网线路的运行方式进行单次调优，以联络开关两侧电压的大小判断负荷转移的方向，以环内总线损最小为寻优目标，计算最优开口点，从而用于制定不同周期（季、月）的10kV线路运行方式，实现区域电网内线路运行方式的经济优化策略推送与线路负荷动态平衡，有效解决了传统凭人工经验制定运行方式时存在的不确定性、不经济性问题。

（2）实现负荷特性互补线路的一日多次调优

在双碳和风光倍增目标的驱动下，新能源、储能等多元负荷不断接入配电网，配电网潮流多向化，源荷双重不确定性，造成配电网负荷特性季节性负荷变化幅度大以及峰谷差异明显等特点。

为使配电网运行更经济，在不同周期运行方式单次调优的基础上，综合考虑开关的使用寿命、操作方式及操作成本等因素，通过设置阈值，实现模型自动推送日内多次调优线路的清单，从而实现对负荷特性互补且高损线路的运行方式进行一日多次调优，以精益化管理手段提升电网运行的经济性。

（3）实现全网线路运行方式优化后的实时监控

随着配电网规模增大、分布式电源广泛接入，线路负荷波动频繁，且负荷特性多样，人工无法对全网线路状态实时跟踪分析调优，造成运行方式管控滞后。

利用该平台，通过对全网线路联络开关两侧的电压不平衡度及持续时间进行托管监控，在线分析电网运行状态，自动推出高损耗的线路并制定方式优化方案，对非预期经济运行方式进行纠偏，实现更佳的经济运行效果，解决了人工模式下无法实时跟踪调整线路运行方式难题，保障线路负荷动态平衡，同时，提高调度员对配电网运行状态的实时感知能力，通过削峰填谷，保障配网潮流的动态平衡，提升调度对线路供电能力和分布式电源消纳能力的管控水平。

（4）实现全停负荷转供方案的智能推送

在变电所计划或非计划全停时，采用基于树拓扑的自适应免疫算法，进行全景仿真式负荷转供校核，一键自动生成可视化的负荷转供方案，有效解决了人工制定转供方案质量不好、效率不高的问题，为电网日常运行方式安排和事故处理提供强有力支撑。如下图所示，为全停负荷转供方案智能推送模块的主界面。

（5）实现配电网调控效率提升。

通过机器代人辅助决策，10千伏线路最优运行方式制定由人工模式下的20分钟/条降低至2分钟/条；变电站全停负荷转供方案制定由人工模式下的120分钟/座降至10分钟/座；大幅提升提升配电网调控工作效率。

（6）实现优质供电服务水平提升。

通过该平台的应用，全面掌控配电网运行状态，通过运行方式调整，解决弹性瓶颈，消除局部过载和电网隐患，提高供电可靠性。缩短事故处理和恢复供电时长、提高了调度的安全及管控水平。减少停电时间对社会用户的影响，保障电力可靠供给，营造良好的营商环境，助力共同富裕示范区建设，具有显著的社会效益。

参考文献

[1]王军亭.配网运行配网运行方式综合优化管理研究[J],信息技术,2019,43（8）:5.

[2]万凌云,张兴辉,杨群英.基于基于可靠性评估的配电网典型运行方式优选研究[J],企业管理,2017(S2):2.

[3]张牧群.分布式电源入网对配网运行方式的影响分析[J],科技创新导报,2019,16(2)：2.

作者简介：陈群杰，1992年8月，男，汉族，工程师，硕士研究生，主要研究电力系统调度运行等；