考虑分布式电源随机性的电网供电能力评估

陈宵雪 黄海

摘 要：近年来，我国出台了多项关于分布式电源并入配网运行的规划，相应提升了配电网的供电能力。在配电网供电能力提升过程中，设置了关于电网供电能力评估体系，通过评估方法能有效处理分布式电源的各项参数。本文基于传统供电能力评估，通过半不变量性及概率潮流算法，建立供电能力概率评估模型，确保供电能力适应性评估指标与最大供电能力评估指标的稳定运行。试验结果显示，分布式电源随机性供电能力评估对负荷高速增长存在一定影响。

关键词：分布式电源：概率潮流;供电能力

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）31-0151-03

Power Supply Capacity Evaluation Considering the

Randomness of Distributed Generation

CHEN Xiaoxue1 HUANG Hai2

（1.State Grid Henan Electric Power Company Xinxian Power Supply Company，Xinxian Henan 465550;2. State Grid Xinyang Power Supply Company，Xinyang Henan 464000）

Abstract： In recent years， China has issued a number of plans on the integration of distributed power into the distribution network operation， which correspondingly improves the power supply capacity of the distribution network. In the process of improving the power supply capacity of distribution network， an evaluation system of power supply capacity is set up， which can effectively deal with the parameters of distributed power supply through the evaluation method. Based on the traditional power supply capacity evaluation， this paper established the power supply capacity probability evaluation model through the semi invariance and probabilistic power flow algorithm， to ensure the stable operation of the power supply capacity adaptability evaluation index and the maximum power supply capacity evaluation index. The test results show that the random power supply capacity evaluation of distributed generation has a certain impact on the high-speed load growth.

Keywords： distributed power;probabilistic power flow;power supply capacity

配電网是电力系统的主要负荷中心。根据电力系统发电和输电的要求，不断增强电网的安全稳定运行，是配电网络管理过程中需要重视的环节。但是，由于配电网的供电能力及网架架构薄弱、供电可靠性差及配电网设备陈旧等，使得配电网在实际负荷预测中容易出现误差，而且配电网在分布式电源接入后还容易改变系统中潮流方向，增加线路的功率分点，且对继电保护装置的配置和潮流收敛性有一定影响。因此，采用有效的配电网供电能力评估体系，对当前配电网规划建设具有重要意义。

1 分布式电源电网供电应用及系统规划

当前，国内外关于多分布式电源接入配电网保护方案的研究较多，且基于不同渗透率研究分布式电源网损影响规律具备了大量实践结果。目前，采用高于置信水平的约束规划二次规划模型，可以实现分布式电源的优化配置。分布式电源接入配电网方式，有助于降低投资成本、运行费用和维修费用，通过双目标双层分布式电源规划模型的建立，考虑到电源和联络线对可靠性的影响，将柔性规划模型设置到网架规划方案的供电模式中。例如，在并网和孤岛模式下的多电源协调控制方案，通过评估模型的选择，提出在不同接线方式下建立供电能力数据模型，并进行电压质量和线损率指标校验，得到配电网负荷转移瓶颈等相关数值。采用多样化评估方法，并且通过定义反馈线进程精选层、匹配度、充盈度等指标，分析影响供应能力的各项因素[1]。针对环网引入潮流跟踪理论，以及电源处理不确定性和负荷波动的周期性等实时评估方法，考虑配电网网络状态方程和限速方程的非线性特征误差，实现有利于现有网络消纳新增负荷的目标。

2 分布式电源随机性潮流计算

此次研究以IEEE33节点配电网为例，给定网络约束条件，对应相应的节点支路。IEEE33配电网络约束条件如表1所示。网络重构后的拓扑结构如图1所示。

通过对应的各阶距运算，任何随机半不变量和变量的数字特征都可以应用到运算中，尤其是各阶距和概率潮流算法级数[2]。

线性化交流模型采用基于牛顿拉夫逊潮流基础的交流性线化模型，通过方程式，能有效列举出相角矩阵元素和有功注入功率电压幅值。在支路功率方程线性化上，通过半不变量性质能够将卷积运算转变为线性运算。对于分布式电源以及发电机组，其出力存在随机性特点。利用该特点能计算出支路潮流随机性概率及状态变量的随机性概率，还能明确变量和半变量的级数。

网络元件随机模型按照发电机的负荷，设置确定性模型。确定性数值与特定概率分布的数据比较接近。在计算概率潮流时，需要建立随机模型。

对于复核随机模型来说，其必须满足正态分布要求，且正态分布的参数为期望值。通过方差能表示出相应的概率密度函数，如式（1）所示。分级处理模型主要是按照风机机组的输出功率，绘制标准功率特性曲线。

[fx=12πσex-u2σ[（-∞，+∞）且σ≥0]]   （1）

按照太阳辐射角度的变化进行正态分布，必须立足于太阳辐射角及气候影响因素，计算出最大辐射照度、概率密度分布函数等。

在计算电网潮流和随机变量相关性时，需要采用蒙特卡洛随机抽样算法。比如，注入功率转化为网损及支路潮流的标准差。按照随机变量的相關性，通过拉丁超立方采样算法计算随机变量概率的特性。当装机容量不断加强时，需要采用相关性方法处理随机变量，发现风电出力数值持续减小。在处理过程中，所应用的处理方法主要是正态变换随机变量法，并且通过相关性理论和半不变量法，对概率潮流进行计算。

3 配电网供电能力概率评估

考虑到供电能力概率评估后的概率分布特征，在建立评估体系时，需要参考供电能力设定，计算节点有空负荷平均值，并且评估配电网运行水平和电力供应能力，与网络负荷、网络结构实现优化匹配。电力供应能力主要包括最大供应能力和供电适应性。在计算前者时，需要计算最大供电能力概率曲线，一般满足正态分布要求，随机判断小概率事件，如电压稳定裕度和供电能力裕度等[3]。

对于供电能力适应性指标，在评估供电能力概率时，应当建立评估模型。由于发电机出力负荷不稳定，且最大负荷值存在波动性，从而导致仿真结果出现在支路功率约束上限，且分布概率通常小于1;对于分布在节点电压约束下限，分布概率一般大于0。基于模型求解结果能提升电网运行安全性和可靠性，还可以反映出直达供电能力模型，对供电能力模型进行优化改进。例如，可以通过小电压和支路功率允许概率，将节点负荷概率控制在标准范围内，并且获得不同节点电压的支路波动特定，以此评估和分析配电网。

供电能力概率评估体系，首先需要考虑分布式电源随机性，通过体系建设能获取供电能力适应性及相关指标，以此分析潮流计算结果，并进行仿真分析。通过建立公正能力概率评估模型，制定详细的求解流程，能够提高配电网的整体供电能力。表明DG的介入，使得最大固定能力近似服从正态分布，正确反映出配电网运行情况。供电能力评估结果如表2所示。

配电网优化后，基于供电范围，能按照安全准则提供最大功能，包含变电站供电能力和互联型配电网的转移能力，需要及时改善和优化配电网的潮流和电压。

4 结语

分布式电源接入对配电网的影响表现在可靠性和安全性及调度、变压器运行和系统电能质量。从配电网的供电能力来看，当前接入配电网的系统支路潮流以及负荷预测产生的节点电压，能基于基础性分布电源配置、在主变配置以及网络结构的函数转化后，显示为优化后的容量。

参考文献：

[1]李彩林，陈骏洲.含分布式电源配电网故障选线研究[J].现代电子技术，2019（18）：90-94.

[2]王洪凯.电力系统中的分布式电源之潮流计算[J].科学技术创新，2019（26）：39-40.

[3]刘勇，金欣明，谭畅，等.含分布式电源的配电网过电流保护机制[J].自动化与仪器仪表，2019（8）：172-175.