基于多目标探讨多阶段主动配电网规划策略

王广涛

摘要：传统主动配电网规划方法未考虑到间歇性分布电源可信性出力，且配电网负荷分配不合理，导致规划效果并不理想。提出一种基于多目标的多阶段主动配电网规划方法，在常规负荷预测的基础上组建接入主动配电网的风、光等间歇性分布电源可信出力模型，全面考虑需求侧响应对负荷预测结果的影响，构建配电网负荷预测模型，对节点配电系统进行计算，设计不同负荷水平下的电源最佳规划方案，所提方法不仅能够有效减少规划费用，还能够提升规划效果。

关键词：多目标;多阶段;主动配电网;规划方法

传统主动配电网规划方法未考虑到间歇性分布电源可信性出力，且配电网负荷分配不合理，针对这些问题，本文提出基于多目标的多阶段主动配电网规划方法，通过具体的实验数据充分验证了所提方法的有效性。

1 配电网规划的定义

随着国民经济的迅猛发展，在一定程度上导致环境污染问题日益突出。在各类资源短缺的状态下，发电方式灵活、运行效率较高的分布式发电技术受到社会广泛关注。随着分布式发电技术的接入，配电网由传统的无源单行转换成有源双向网，这增加了系统的不确定性及复杂性，导致传统被动管理方式面临严峻挑战。而配电网规划的定义则是为满足未来年负荷增长和电网发展的要求，确定何时、何地、建设何种类型的线路、变电站或者分布式电源等设备。配电网规划结果直接影响配电网投资、收益及未来年配电网运行的安全性、经济性、稳定性。

在配电系统接入分布式电源后会给传统电网带来一定程度的冲击，主动配电网应运而生，成为智能电网中一个十分重要的分支。针对主动配电网规划，相关学者已经展开研究，并且取得了一些较为显著的研究成果，基于主动管理的配电网规划方法，在考虑主动管理和用户需求的基础上，建立了主动配电网的双层框架规划模型。其中规划模型的上层采用单亲遗传算法求解，下层采用素对偶内点法求解，但是该方法存在配电网负荷规划不合理的问题。

2 多阶段主动配电网规划方法

2.1 构建规划模型

负荷预测是配电网规划的基础，准确的负荷预测将会为分布式电源、变电站的科学布点等决策提供重要的依据，也能够保证整个配电系统的稳定运行。主动配电网分布式电源、储能等的接入将会对传统的负荷预测产生较大程度的影响，所以在传统负荷预测的基础上，需要全面分析配电系统中不同负荷之间的交互响应。针对主动配电网规划，分析分布式电源接入的特点会对配电系统的负荷需求产生异性影响，负荷预测在考虑传统配电网负荷预测方法的同时，还需要考虑分布式能源渗透对电网负荷的影响，对负荷预测结果进行全面修正，以此反映分布式能源接入情况下主动配电网对电网侧的实际负荷需求。

针对主动配电网规划对于负荷预测结果产生的影响，需要进行协同优化，获取高峰负荷日典型负荷曲线，将其作为主动配电网规划的基础数据。主动配电网的负荷预测一般情况下能够划分为常规负荷以及分布式电源出力，对其分别进行建模以及预测，最后将两者预测结果相结合，得到主动配电网的最终负荷预测结果，具体如公式（1）所示：P（t） = PB（t） -∑i = 1 n PSai （t） （1）式中：P（t）为主动配电网在高峰负荷日t时间段内进行调度过程中的总负荷预测结果;PB（t） 为t时间段内常规负荷预测结果;PSai （t） 为 t 时间段内DG的可信出力。与传统的配电网负荷不同，主动配电网中包含部分柔性负荷，也即可响应调节以及参与电网调度的负荷。

考虑到柔性负荷后，传统负荷预测中所涉及到的典型负荷曲线发生了十分明显的变化，通过负荷大小能够将其划分为以下3类：1）不可控负荷通常情况下该类负荷的用电需求无法及时响应系统中的调节机制，是传统配电网负荷的重要组成部分。2）可控负荷该类负荷主要为中断负荷，一般情况下需要与电力公司签订相关的经济合同，在规定负荷高峰或者紧急状态下，用户进行适当的负荷中断以及消减。3）可调负荷该类负荷无法完全进行电网调度，但是能够在一定程度上跟随分时电价、阶梯电价等相关的电价引导机制，调节相关的用电需求负荷。在主动配电网规划中，需求侧响应是一项十分重要的负荷侧调节技术，它最为主要的作用就是削减高峰负荷，从而有效降低配电网所需要的变电容量以及线路输送量等。在全面分析可控负荷后，需要计算主动配电网中最新的负荷预测峰值：PB（t） = PSum（t） - PCon（t）（2）式中：PSum（t） 为在t时间段内负荷预测值总数;PCon（t） 为在t时间段内可控负荷的预测值。主动配电网负荷预测结果一方面会受到可控负荷的主动调节作用影响，另一方面，分布式电源大规模接入电网会被全部消纳，导致配电网侧的负荷也会受到影响。现今电能供应侧的清洁替换是无法阻挡的趋势，主动配电网规划还需要全面考虑大规模的电源接入需求，以此来适应未来阶段清洁能源渗透率日益升高的事实。设定Pα代表可信出力，它是指分布式电源在一定的置信度α下最少的出力水平。也可以通过区域分布式电源获取出力预测结果，统计相应的概率密度函数或者累计分布函数，获取Pα的最终取值。为了更加全面发挥分布式电源的作用，促使其能够有效减少设备容量，需要对其进行相应的能量主动管理。由能量主动管理模式，结合所研究区域内总装机预测值和单位DG可信出力值，能够获取规划区在t时间段内DG可信出力预测模型为Psα（t） = Ps×Pα（3）式中：Psα（t）为在年高峰负荷日内t时间段的DG可信出力;Ps为年DG装机总容量;Pα为在设定时间段内DG的可信出力。在已知分布式电源装机规模的状态下，主动管理模式下的配电网规划一方面涉及到网架规划，另外一方面又涉及到储能选址定容。通过分解协调思想，能够将上述问题转化为双层规划模型。

结束语：

針对传统的主动配电网规划方法的不足，提出基于多目标的多阶段主动配电网规划方法。通过具体仿真实验显示，相比传统方法，所提方法能够有效减少规划费用以及提升规划效果和综合性能。

参考文献

[1]谢仕炜， 胡志坚， 王珏莹，等. 基于不确定随机网络理论的主动配电网多目标规划模型及其求解方法[J]. 电工技术学报， 2019， 34（5）：17.

1503500511202