智能配电网年度正常方式综合评估指标体系研究

龙 义李晓露潘凯岩

（1.深圳供电局有限公司，广东 深圳 510620 2. 上海电力学院，上海 200090 3. 东方电子股份有限公司，山东 烟台 264000）



智能配电网年度正常方式综合评估指标体系研究

龙 义1李晓露2潘凯岩3

（1.深圳供电局有限公司，广东 深圳 510620 2. 上海电力学院，上海 200090 3. 东方电子股份有限公司，山东 烟台 264000）

智能配电网中将大量出现分散的分布式电源，需求侧资源也将广泛、主动参与到电网优化运行中。新一轮电力体制改革的启动，我国智能配电网的年度正常运行方式编制需增加考虑分布式电源、需求侧资源的影响。由此形成智能配电网年度正常方式安排原则，并提出综合评价指标体系。

分布式电源；需求侧资源；运行方式；评价体系

电网年度运行方式的编制是电力系统运行方式工作的重要组成部分，是保证电力系统安全、优质、经济、环保运行的年度大纲。配电网是与用户直接交互的环节，配电网年度运行方式安排的合理与否直接关系到广大用户的用电可靠性和用电质量。

配电网年度运行方式编制需要基于配电网规模的各项数据以及电量、最大负荷、峰谷差、利用小时数、频率、电压合格率、设备状况等生产运行指标等，进行预想故障分析、风险评估等大量分析工作，从海量的可能运行方案中筛选出可行的方案，然后进一步得出优化的运行方案，保证配电网的安全运行和高质量供电，降低电能传输费用，还需要适应电网运行与电力市场运营中不断出现的新需求。

2015年3月15日，中共中央、国务院出台了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（简称9号文）。其中，积极发展分布式电源、全面放开用户侧分布式电源市场成为新一轮电力体制改革的重要改革措施之一［1］。在配网运行中如何处理大量分散的分布式电源，以及如何应对售电侧市场开放将成为配网运行方式安排中亟需解决的问题。

配电网方式安排中，一般从安全性、可靠性、经济性等方面，采用多目标评价方法从可行方案中选出优化方案。文献［2］中采用层次分析法对表征设备运行的配变之间负载率不平衡度、单回线最高负载率，表征技术指标的线路之间负荷转移能力、节点电压不合格比例、无功配置不合格比例，表征经济性的线路损耗、变压器损耗，进行归一化，形成配网优化运行的综合指标。文献［3］从供电能力评估、供电质量评估、经济性评估三个方面选取相应指标，采用当前电网实时运行状态进行实时评价，采用历史运行数据进行运行方式评价，对配网运行进行综合量化评价。

随着分布式电源在配电网中的大量渗透，以及更多的需求侧资源参与电网优化运行与市场运营［4］，未来配电网将更加智能，具备可控性、灵活性、自愈性、经济性，发展成为可灵活重构、优化潮流、消纳可再生能源的智能配电网。

文献［5］研究了包含间歇式能源的主动配电网的整体架构和主要特征，提出了主动配电网的评估指标体系，包括：间歇式能源并网特性指标、主动配电网控制特性指标以及主动配电网运行特性指标。文中提出的间歇式能源的渗透率、分布率、分散度及出力波动性组成的间歇式能源并网特性指标反映了配电网中间歇式能源的规模及品质；由供蓄比率、间歇式能源出力预测准确率、负荷预测准确率、控制偏差率构成的主动配电网控制特性指标，以及由间歇式能源消纳率、间歇式能源消纳收益率、电压合格率、馈线注入功率波动性，可用来考核配电网的实时运行性能。

本文将针对智能配电网的特点及新需求，研究在年度正常运行方式编制中的综合评价指标，从而为待选可行方案的评价和量化提供依据。

1 智能配电网对年度正常运行方式编制的新要求

与传统配电网相比，智能配电网在年度正常运行方式编制上需要考虑分布式电源以及需求侧资源参与电网调度运行的影响。

1）分布式电源

包括光伏发电、风电和小型燃气轮机等在内的分布式电源，以及先进的电池系统等储能装置，需要安全、无缝地接入配电系统，做到“即插即用”式投、退控制和管理［8］。在配电网运行方式安排上将要求优化方案可以安全、无缝地消纳具有间歇性、随机性、波动性的分布式电源。

2）需求侧资源参与电网运行

在用户侧，存在多样的需求侧资源，如智能楼宇的通风采暖空调、智能家居的电器、水泵、电动汽车、用户侧的储能等等。在开放的电力市场环境下，这些需求侧资源可根据调度命令进行增加或减少，实现电网的优化运行，是大规模消纳可再生清洁能源的有效手段。年度运行方式安排中需充分考虑这些具有双向调度能力的需求侧资源，使年度运行方式更为灵活和高效。

2 智能配电网正常运行方式安排原则

大量涌现的各种分布式电源可采用微电网的形式接入智能配电网进行局部运行管理；但从地区层面上，则需要统筹考虑分布式电源对配电网的运行安全性和稳定性的影响［6］。用户广泛、主动参与到需求调度中，则可以从需求侧来平抑峰谷、提高效率、消纳新能源、提高一次设备利用率以及降低网损［4］。

因此，智能配电网年度正常运行方式将遵循如下原则进行编制：

1）满足电网运行安全稳定要求，不发生110kV以上主变变低满载以上运行，不发生20kV/10kV配网馈线满载以上运行，且满足电网运行安全稳定要求。

2）线路正常方式为以固定联络点为开断点运行，尽可能满足线路负载平均分配至相连线路，在高峰负荷期间，可适当让备用线路带负荷运行，减轻其他主变或者线路负载。

3）配网正常运行方式下应能提升转供电效率。对于N供一备、三供、单环网等标准接线，固定联络点应选择几回联络线路的电源汇集点。

4）配网正常运行方式下满足重要客户有双回路供电电源的供电安全要求。联络点可选择中药客户环开。

5）在配电网计划检修、发生故障或者特殊保电时，可临时调整运行方式保证客户供电，待检修结束、故障修复或保电结束后如无特殊原因需及时恢复正常运行方式。

6）尽量消纳配电网中的间歇式能源。

7）以社会福利最大化来配置需求侧资源。

3 智能配电网正常运行方式综合评价指标

本部分将从配电网的安全性、优质性、经济性、环保性四个方面，形成智能配电网正常运行方式的综合评价指标。其中，第1级为智能配电网年度正常方式综合指标，第2级则分解为安全性指标、优质性指标、经济性指标和环保性指标，在第3级将对第2级指标进行分解。第3级指标的形成则依据第3部分的智能配电网正常运行方式安排原则。因此，安全性子指标包括：设备重载率、转供电效率、主变N-1通过率、线路N-1通过率、配变最高负载率；优质性子指标包括：母线电压合格率、电压降落合格率、主变功率因数合格率；经济性子指标包括：线路损耗、变压器损耗、馈线间负载率的不平衡度、配变间负载率的不平衡度、间歇式能源消纳收益率、需求侧资源的补偿、需求侧资源的奖励；环保性子指标包括：间歇式能源消纳率、需求侧资源参与率，如图1所示。其中智能配电网中分布式发电、需求侧资源的影响体现在经济性和环保性指标中。

图1　智能配电网年度运行方式综合评价指标体系

在实际评价中，可采用层次分析法（AHP）来计算各层次指标的权重以得出综合指标的值。例如，图1中第2级经济性指标下面有7个3级指标计算，可以构造［7×7］点值判断矩阵A。其中，对角元素iia 为1；非对角元素aij的取值反映了第i个子指标与第 j个子指标相比的重要程度，值越大说明前者比后者更重要；aji=1/aij。对矩阵A计算其特征值与特征向量，假设最大特征值所对应的特征向量为B=（b1，b2，…，b7）T，则下层第i个指标的权重为

式中，bi、bj为特征向量B的第i、j个元素。

层析分析法求解的是主观权重，也可以采用熵权法来设置客观权重。或者是结合层次分析法与熵权法进行综合赋权。

4 算例分析

针对第3部分所设计的智能配电网年度运行方式综合评价指标体系，对各层级的子指标进行两两对比，可得如表1所示的权重表。

表1　指标权重

下面以 IEEE33节点配电系统（如图 2所示）为例，说明年度运行方式安排的综合评价指标。假设在节点9、节点15、节点21分别装有最大出力为800kW的分布式电源。

图2　IEEE 33节点配电系统

选定一个年度历史最大负荷断面作为典型历史断面进行分析，通过网络重构得到多套备选方案。对其中两套方案（方案一中各个节点分布式电源出力为800kW，方案二中各个节点分布式电源出力为600kW）进行指标计算对比，以从中选择出较佳的方案。各个子指标计算之后需进行归一化，然后乘上表1中的权重系数，得出如表2所示的比较结果。

表2　方案一与方案二的指标计算结果比较

从表2可以分析得出，虽然方案二的网损、线路负载率等指标优于方案一，但综合其他指标结果，则方案一要优于方案二。因此，可以选择方案一为年度运行方式。

5 结论

配电网是电力系统的重要组成部分，其优化运行对提高配电网的安全性、经济性、优质性、环保性极其重要，因此配电网年度运行方式安排可从这四个方面对候选可行方案进行评价，以遴选出最优方案。智能配电网则需要增加考虑分布式电源及需求侧资源参与电网优化运行对年度运行方式安排的影响。

基于综合评价指标体系进行年度运行方式安排，可具有如下应用前景：

1）进行风险分析与提醒，为配网关键运行点设置提供参考。

2）有利于梳理出现有网架的“弱连接点”，逐步优化智能配电网的结构。

3）促进消纳间歇式能源，支撑智能配电网的低碳清洁发展。

4）为需求侧资源参与电网优化运行提供便利，提高售电侧市场的流动性。

［1］国务院. 关于进一步深化电力体制改革的若干意见［Z］. 北京，2015.

［2］杨滨. 配电网运行方式优化方法研究［D］. 上海：上海交通大学，2009.

［3］沈辉，赵时桦，刘传铨，等. 配网运行综合量化评价体系的研究与应用［J］. 东北电力大学学报，2015，35（2）：48-52.

［4］宋燕敏，李晓露，许渊. 智能电网中需求调度与发电调度的协调运行模式［J］. 电力信息与通信技术，2015，13（7）：8-14.

［5］钟清，余南华，尤毅，等. 主动配电网技术特性及评估指标体系［J］. 电力建设，2015，36（1）：122-127.

［6］王成山，李鹏. 分布式发电、微网与智能配电网的发展与挑战［J］. 电力系统自动化，2010，34（2）：10-14，23.

［7］翁嘉明，刘东，何维国，等. 基于层次分析法的配电网运行方式多目标优化［J］. 电力系统自动化，2012，36（4）：56-61.

［8］刘东. 我国配电自动化的发展历程与技术进展［J］.供用电，2014（5）：21-24.

Comprehensive Evaluation Index System for Annual Operation Mode of Smart Distribution Network

Long Yi1Li Xiaolu2Pan Kaiyan3
（1. Shenzhen Power Supply Bureau Co.，Ltd，Shenzhen，Guangdong 510620；2. Shanghai University of Electric Power，ShangHai 200090；3. Dongfang Electronics Corporation，Yantai，Shandong 264000）

With the development of the smart distribution network，there will appear the tremendous and scattered distributed generations，as well as the demand resources will participate in the optimal grid operation extensively and actively. With the launching of the new round of electric power reform，the impacts of the distributed generations and demand resources shall be taken into account when planning the annual operation mode of the smart distribution network in China. Thus the planning principles for annual operation mode of the smart distribution network are formed，and then a comprehensive evaluation index system is proposed.

fault smart distribution network； distributed generation； demand resources； operation mode； evaluation index system

龙 义（1989-），男，本科，助理工程师，主要研究方向：配电网调度运行。