含分布式新能源的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃

葉斌，李萬啟，王緒利，代磊，郭創(chuàng)新，周賢正

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，合肥市 230022；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市 310027)

含分布式新能源的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃

葉斌1，李萬啟2，王緒利1，代磊1，郭創(chuàng)新2，周賢正2

(1.國網(wǎng)安徽省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，合肥市 230022；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，杭州市 310027)

針對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃中分布式新能源出力隨機(jī)性大、規(guī)劃復(fù)雜度高的問題，提出一種含分布式新能源的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型。該模型以網(wǎng)絡(luò)綜合費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)支路負(fù)荷容量確定新建分布式新能源出力最大值，綜合考慮系統(tǒng)供電不足等網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)因素，進(jìn)行含分布式新能源的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃。在求解過程中提出一種類比通信網(wǎng)絡(luò)廣播方式修復(fù)遺傳算法不可行解的方法。通過在含分布式光伏發(fā)電和徑流式水電站的安徽某地區(qū)10 kV網(wǎng)架規(guī)劃中的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了該風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型的有效性。

配電網(wǎng)；分布式新能源；風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃；不可行解修復(fù)

0 引 言

傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃通常只針對(duì)單一電源點(diǎn)輻射式供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃，隨著各種新能源的接入，多電源點(diǎn)供電和新能源出力的不確定性都增加了配電系統(tǒng)規(guī)劃的復(fù)雜性[1-3]。一方面，新能源接入會(huì)提高系統(tǒng)的電壓水平，增加電壓越限風(fēng)險(xiǎn)，另一方面，新能源會(huì)影響配電網(wǎng)潮流分布和方向，增加系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。為此，在含新能源的配電網(wǎng)規(guī)劃中考慮運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素，可以有效提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

目前，針對(duì)含分布式能源發(fā)電的配電網(wǎng)規(guī)劃國內(nèi)外專家學(xué)者已有不少研究。文獻(xiàn)[4-5]考慮了大量分布式電源接入，其出力的波動(dòng)、間歇和隨機(jī)特性對(duì)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估造成的影響，以配電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為基礎(chǔ)，提出配電網(wǎng)評(píng)估模型，其中文獻(xiàn)[4]提出一種基于設(shè)備隨機(jī)故障的含分布式電源配電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)快速評(píng)估方法，從充裕性角度建立了配電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)體系。文獻(xiàn)[6-8]分析了分布式電源容量對(duì)配電網(wǎng)的影響，以維護(hù)、投資費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)，建立了配電網(wǎng)規(guī)劃多目標(biāo)模型，但是規(guī)劃中缺少對(duì)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)因素的考慮。文獻(xiàn)[9-12]綜合考慮了可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間的平衡問題，其中，文獻(xiàn)[10]分析了各種新能源的成本特性，利用雙層規(guī)劃模型來求解配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃方案和分布式電源的位置和容量，但是僅考慮了系統(tǒng)投資和維護(hù)的直接經(jīng)濟(jì)影響因素，沒有考慮因故障導(dǎo)致的間接經(jīng)濟(jì)損失；文獻(xiàn)[11]綜合考慮了配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性，提出了反映配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)合理性的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，但是隨著新能源電源的大規(guī)模接入，不能滿足現(xiàn)有配電網(wǎng)規(guī)劃的要求;文獻(xiàn)[12]建立了同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性的儲(chǔ)能電池優(yōu)化配置模型，利用帕累托算法求解多目標(biāo)模型。文獻(xiàn)[13]提出規(guī)劃-運(yùn)行聯(lián)合優(yōu)化模型，提出了供電可靠性指標(biāo)——丟失負(fù)荷成本，但是該指標(biāo)的獲取較為模糊籠統(tǒng)，未使用具體的量化計(jì)算指標(biāo)，不能準(zhǔn)確反映失負(fù)荷情況。

本文主要針對(duì)含有分布式新能源出力的配電網(wǎng)絡(luò)，從風(fēng)險(xiǎn)的角度，提出中長期配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型。采用層次分析法(analytic hierarchy process, AHP)確定多目標(biāo)優(yōu)化的權(quán)重值，并提出一種改進(jìn)遺傳算法，利用格雷碼與二進(jìn)制碼之間的編碼、解碼關(guān)系提高遺傳算法的后期局部搜索能力，并類比廣播原理對(duì)不可行解進(jìn)行修復(fù)，提高了仿真計(jì)算的效率。通過仿真與實(shí)際算例結(jié)果顯示，該方法可以降低含新能源電源的配電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而降低投資與運(yùn)行成本。

1 考慮分布式新能源的配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型

1.1 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃

風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃的定義：對(duì)所有的可行規(guī)劃方案進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)可能性與嚴(yán)重程度綜合考慮篩選出最優(yōu)的規(guī)劃方案。與運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[14]的最大區(qū)別在于，風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃在網(wǎng)架建成前，根據(jù)現(xiàn)有故障概率推算將來運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，以達(dá)到提高網(wǎng)架可靠性的目的。

本文考慮的風(fēng)險(xiǎn)如下：

(1)系統(tǒng)切負(fù)荷概率。表示配電網(wǎng)因不同原因而導(dǎo)致消減負(fù)荷的概率，是對(duì)系統(tǒng)共計(jì)負(fù)荷可靠性的度量，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：pli為第i天的系統(tǒng)發(fā)電容量小于負(fù)荷出現(xiàn)的概率；n為仿真計(jì)算的總天數(shù)。

(2)功率不足期望值。表示配電網(wǎng)中停電功率的期望值，是對(duì)配電網(wǎng)中不同故障原因?qū)е码娋W(wǎng)負(fù)荷需求得不到滿足的度量，計(jì)算公式如下：

(2)

式中：pei為第i天某個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)(線路故障、電壓越限等)發(fā)生的概率；Ci為對(duì)應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài)下系統(tǒng)消減的負(fù)荷。

(3)電壓穩(wěn)定裕度。表示配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的能力大小，是網(wǎng)架評(píng)定的重要安全性指標(biāo)[15]，本文將其作為約束條件，節(jié)點(diǎn)的電壓穩(wěn)定裕度要小于1，計(jì)算公式如下：

(3)

式中：潮流方向是從節(jié)點(diǎn)i流向節(jié)點(diǎn)j；Pj和Qj是流過節(jié)點(diǎn)j的負(fù)荷；Sj是節(jié)點(diǎn)j的視在功率；Zij+Xij是支路i-j的阻抗；Ui是節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓。

1.2 目標(biāo)函數(shù)

配電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)是在保證合理風(fēng)險(xiǎn)水平的前提下，綜合考慮投資成本和運(yùn)行成本之和最?。?/p>

minF=ω1Floss+ω2FL+ω3FLOLP+ω4FENDS

(4)

Floss=Elossα

(5)

(6)

(7)

(8)式中：Floss為網(wǎng)損折算成本；α為單位網(wǎng)損造成的經(jīng)濟(jì)損耗值；FL為新增網(wǎng)架投資費(fèi)用；r為貼現(xiàn)率；m為線路的設(shè)計(jì)使用年限；nl為新增線路數(shù)；Li和Cli為線路長度和單位線路造價(jià)；Cj和Ci為支路負(fù)荷容量；β為單位負(fù)荷損失造成的經(jīng)濟(jì)損耗值；ω1、ω2、ω3、ω4為權(quán)重系數(shù)，經(jīng)過歸一化處理后，ω1+ω2+ω3+ω4=1。

1.3 權(quán)重計(jì)算

本文配電網(wǎng)規(guī)劃屬于多目標(biāo)規(guī)劃問題，式(4)中通過對(duì)權(quán)重系數(shù)的取值決定對(duì)某一目標(biāo)的偏好程度，把復(fù)雜的多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)問題進(jìn)行求解，簡化多目標(biāo)優(yōu)化問題。傳統(tǒng)的權(quán)重法對(duì)于各個(gè)目標(biāo)設(shè)置的權(quán)重值是固定不變的[16-17]，不能為決策者提供可選擇的多樣性的解，但是在實(shí)際規(guī)劃過程中，在不同的規(guī)劃場景，規(guī)劃方案下，優(yōu)化策略不完全相同，因此本文采用變權(quán)重系數(shù)進(jìn)行求解，可以在利用權(quán)重法快速求解特性的同時(shí)兼顧求解的靈活性，從而得到更優(yōu)、更符合實(shí)際的規(guī)劃方案。

本文采用AHP對(duì)ω1、ω2、ω3、ω4進(jìn)行求解。

如圖1所示，求解過程可以分解成3個(gè)層級(jí)：目標(biāo)層是整個(gè)結(jié)構(gòu)的頂層，為配電網(wǎng)規(guī)劃的目標(biāo)；準(zhǔn)則

圖1 風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃AHP模型層次結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Risk planning AHP model hierarchy diagram

層位于結(jié)構(gòu)中間，提供配電網(wǎng)規(guī)劃過程中需要考慮的因素和決策的準(zhǔn)則；決策層提供決策時(shí)的備選方案從而確定ω1、ω2、ω3、ω4在當(dāng)前規(guī)劃方案的值。具體步驟如下。

(1)根據(jù)圖1構(gòu)造判斷矩陣。征集配電網(wǎng)運(yùn)行人員的專業(yè)意見，基于9標(biāo)度法[18-19]對(duì)4個(gè)子目標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建判斷矩陣A：

(9)

(2)采用和積法求取判斷矩陣特征向量。首先，A的元素按列歸一化處理：

(10)

然后，將歸一化后的各行元素相加：

(11)

式中Wi為第i行元素在向量中占比總和。

最后，將相加后的向量除以n即得到權(quán)重向量：

(12)

(3)一致性檢驗(yàn)。為了避免出現(xiàn)例如減小網(wǎng)損重要度大于減少網(wǎng)架投資費(fèi)用的重要度，減少網(wǎng)架費(fèi)用重要度大于切負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)重要度，切負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)重要度卻大于減小網(wǎng)損重要度的矛盾情況，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以保證各權(quán)重之間的協(xié)調(diào)性。

一致性檢驗(yàn)包含判斷矩陣最大特征根求取、判斷矩陣一致性指標(biāo)計(jì)算和隨機(jī)性一致性比率計(jì)算等，具體參見文獻(xiàn)[20]。根據(jù)一致性檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行修正。

1.4 約束條件

(1)光伏電量約束。

大量分布式光伏接入配電網(wǎng)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓偏差越限，本文采用經(jīng)驗(yàn)公式[21]，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的光伏接入容量進(jìn)行約束：

PPV=2PLOAD+(1-SLOAD)

(13)

式中：PPV，PLOAD，SLOAD分別為分布式光伏接入容量最大值、負(fù)荷有功功率和負(fù)荷視在功率的標(biāo)幺值。

(2)節(jié)點(diǎn)電壓幅值上下限約束。

各節(jié)點(diǎn)電壓均需滿足電壓幅值上下限約束：

Ui,min≤Ui≤Ui,max，i=1,2,…,n

(14)

式中：Ui,min、Ui,max為電壓幅值上下的限值。

(3)電流容量約束。

通過線路的電流幅值應(yīng)小于相應(yīng)饋線使用線路型號(hào)允許通過的最大電流值；同時(shí)對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)注入電流也應(yīng)在允許的范圍內(nèi)：

Iik,min≤Iik≤Iik,max,i,k=1,2,…,nl,i≠k

(15)

(16)

式中：Iik,min、Iik,max為線路容量的上下限；Ii,min、Ii,max為節(jié)點(diǎn)電流容量的上下限；nl、np分別為線路數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)。

(4)有功無功潮流約束。

(17)

式中：δjk為節(jié)點(diǎn)電壓相角，Pj、Qj分別為j節(jié)點(diǎn)的有功、無功注入功率；PDG,j為節(jié)點(diǎn)j接入的分布式光伏注入有功功率；PL,j、QL,j分別為j節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的有功、無功功率；Gj,k+Bj,k為支路j-k的導(dǎo)納；Uj為節(jié)點(diǎn)j的電壓值。

(5)電壓穩(wěn)定裕度約束：

0<γVSMj<1

(18)

(6)網(wǎng)絡(luò)連通性約束。

(7)網(wǎng)絡(luò)輻射性約束。

2 改進(jìn)遺傳算法

2.1 混合編碼

本文采用格雷格編碼與二進(jìn)制編碼相結(jié)合的方法進(jìn)行編碼。

格雷碼，又稱二進(jìn)制循環(huán)碼[22]，是二進(jìn)制編碼的一種變形，與二進(jìn)制編碼具有相同的精度。格雷碼連續(xù)2個(gè)整數(shù)對(duì)應(yīng)的編碼序列之間只有1位編碼發(fā)生變化，在尋優(yōu)過程中，需要格雷碼與二進(jìn)制編碼實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)化，即可以編碼和解碼，其規(guī)則如下。

格雷碼：Gn-1Gn-2...G2G1G0；

對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼：Bn-1Bn-2...B2B1B0；

編碼公式：

(19)

譯碼公式：

(20)

式中：Gn-1和Bn-1分別為格雷碼與二進(jìn)制碼的位值，⊕為異或符號(hào)。例如在有20條備選線路中選擇10條線路，其二進(jìn)制編碼為：11001110001011100010；相對(duì)應(yīng)的格雷碼為： 10101001001110010011。

二進(jìn)制編碼具有良好的全局搜索能力，可以快速將解空間中的全體解搜索出，不會(huì)陷入局部最優(yōu)解的快速下降陷阱。但是這也導(dǎo)致了二進(jìn)制編碼局部搜索能力較差。而格雷碼相鄰碼組只有1位不同，在配電網(wǎng)架規(guī)劃中，相當(dāng)于相鄰編碼只有1條線路不同，當(dāng)計(jì)算結(jié)果接近最優(yōu)值時(shí)，會(huì)提高計(jì)算精度，增強(qiáng)局部搜索能力。本文在計(jì)算過程中，初始幾次迭代使用二進(jìn)制編碼，后期迭代中使用格雷碼編碼，這樣既可以兼顧二進(jìn)制編碼的全局搜索能力也可以利用格雷碼較強(qiáng)的局部搜索能力，達(dá)到后期快速收斂的目的，提高算法的計(jì)算效率。

2.2 不可行解的修復(fù)

遺傳算法在交叉和變異過程中會(huì)產(chǎn)生大量不可行解，導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)和孤島，降低搜索效率。

本文將通信網(wǎng)絡(luò)中的廣播原理應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)連通性和輻射型的判定中，可以快速判定網(wǎng)絡(luò)的連通性，并根據(jù)判定結(jié)果對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，最終得到符合條件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

廣播的定義：節(jié)點(diǎn)之間為“一對(duì)所有”的通訊模式，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于每一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)都會(huì)進(jìn)行無條件復(fù)制并轉(zhuǎn)發(fā)，所有節(jié)點(diǎn)都可以接收到所有信息[23]。在配電網(wǎng)架中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)可以類比成通信網(wǎng)絡(luò)中的通信節(jié)點(diǎn)，從而，可以廣播對(duì)網(wǎng)架進(jìn)行可行性修正。

具體步驟如圖2所示。

(1)“消息”傳遞：“消息”最初由網(wǎng)絡(luò)根節(jié)點(diǎn)發(fā)出，通過相鄰節(jié)點(diǎn)完成全網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞。

(2)消除環(huán)網(wǎng)：通信過程中，從入端節(jié)點(diǎn)開始，每個(gè)聯(lián)通過的節(jié)點(diǎn)給標(biāo)記“1”，未聯(lián)通的節(jié)點(diǎn)標(biāo)記“0”，當(dāng)出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)，即有節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記了2次。標(biāo)記的時(shí)候采用“異或”，都為“1”則變?yōu)椤?”，即讓其重新變?yōu)楣曼c(diǎn)，并切斷與其相連的所有支路。

(3)消除孤點(diǎn)：對(duì)未得到“消息”的節(jié)點(diǎn)，從根節(jié)點(diǎn)所在的網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)獲取一條與孤點(diǎn)相連的線路，消除孤點(diǎn)，然后重復(fù)步驟(1)至(3)，直到全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都獲取到“消息”為止。

3 算例及分析

本文首先使用10節(jié)點(diǎn)典型配電網(wǎng)絡(luò)對(duì)所提出的方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證，并在安徽省某地區(qū)的10kV網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中得到了實(shí)際應(yīng)用。

(1)10節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，包括一個(gè)無窮大電源，2條已有線路和14條備選線路，在節(jié)點(diǎn)6和節(jié)點(diǎn)9處安裝了光伏出力裝置，具體參數(shù)見文獻(xiàn)[24]。

圖2 不可行解修復(fù)流程圖Fig.2 Process of infeasible solution repair

圖3 10節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銯ig.3 10 node network topology

根據(jù)式(9)～(12)，從中長期規(guī)劃考慮，并且風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重大于資金權(quán)重，獲得權(quán)重值見表1。

表1 權(quán)重向量值
Table 1 Weight vector value

系統(tǒng)發(fā)電容量小于負(fù)荷出現(xiàn)的概率為5×10-5[25]，線路故障概率為0.045[26](假設(shè)每一條線路故障概率相同)，新增網(wǎng)架投資參數(shù)取自文獻(xiàn)[27]，規(guī)劃時(shí)間長度為5a。

本文通過對(duì)不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素、考慮風(fēng)險(xiǎn)因素2種情況進(jìn)行了仿真計(jì)算，得出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行對(duì)比。

不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素最優(yōu)規(guī)劃圖如圖4所示。

圖4 10節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素Fig.4 10 node network topology without risk factors

考慮風(fēng)險(xiǎn)因素最優(yōu)規(guī)劃圖如圖5所示。

圖5 10節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?考慮風(fēng)險(xiǎn)因素Fig.5 10 node network topology with risk factors

當(dāng)考慮風(fēng)險(xiǎn)因素時(shí)，線路1-3-5-9線路過長，節(jié)點(diǎn)9有光伏裝置接入，顯著提高了末端電壓，因此，線路變?yōu)?-9，降低了線路末端電壓；同時(shí)為了減少線路風(fēng)險(xiǎn)值，當(dāng)不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)7所接支路過多，會(huì)增加故障情況下失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)，考慮風(fēng)險(xiǎn)后，仿真結(jié)果節(jié)點(diǎn)8與節(jié)點(diǎn)9相連，降低了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

表2是利用格雷碼編碼的改進(jìn)遺傳算法與傳統(tǒng)二進(jìn)制編碼的遺傳算法仿真結(jié)果比對(duì)表。種群數(shù)均為10，迭代次數(shù)為15，共進(jìn)行了30次仿真。2種遺傳算法在30次仿真中最小值均為634.4，但是均值改進(jìn)遺傳算法較傳統(tǒng)遺傳算法低9.1%，說明改進(jìn)遺傳算法有更好的計(jì)算精度。以均值為基準(zhǔn)，結(jié)果波動(dòng)范圍436.7<659.6，說明局部收斂效果更好。因此改進(jìn)遺傳算法是更為有效的算法。

表2 遺傳算法結(jié)果對(duì)比
Table 2 Comparison of Genetic Algorithm results 萬元

(2)本文所述方法實(shí)際應(yīng)用于安徽某地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D6所示。

圖6 安徽某地區(qū)10 kV網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.6 10 kV network topology in Anhui Province

圖6為安徽某地區(qū)10 kV桃?guī)X變下的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，規(guī)劃目標(biāo)是新增秦灣、王家灣和張灣3個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。由于該地區(qū)屬于山區(qū)，海拔變化明顯，許多區(qū)域架設(shè)線路困難，且存在橋梁、河流等阻隔物，因此依據(jù)就近原則和方便施工的原則，給出備選線路，如表3所示。該地區(qū)負(fù)荷曲線、四沖下水電出力曲線、東沖光伏出力曲線如圖7所示。

表3 備選線路數(shù)據(jù)
Table 3 Alternative route data

從圖7中看到，水力發(fā)電功率在1天當(dāng)中基本保持不變，出力浮動(dòng)較小，而光伏出力在中午12點(diǎn)前后出力出現(xiàn)極值點(diǎn)。此時(shí)，光伏出力對(duì)系統(tǒng)影響最大，因此選取這個(gè)時(shí)刻作為計(jì)算截面，具體負(fù)荷數(shù)據(jù)如表4所示。

圖7 該地區(qū)負(fù)荷、四沖下水電、光伏電力特性圖Fig.7 Load, Sichongxia hydropower, photovoltaic power characteristics in this area

表5是該網(wǎng)絡(luò)線路的歷史故障率數(shù)據(jù)，待建線路故障率取所有線路故障率的平均值。其他參數(shù)取值為：α=0.525 8，r=0.95，pli=0.018，m=5，β=α=0.525 8。

表5 已有線路數(shù)據(jù)
Table 5 Existing line data

在不考慮風(fēng)險(xiǎn)因素和考慮風(fēng)險(xiǎn)因素2種情況下，得到的最優(yōu)規(guī)劃方案見表6

表6 2種方案對(duì)比
Table 6 Comparison between two kinds of schemes 萬元

方案二是用本文所建立的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型計(jì)算后得出的規(guī)劃結(jié)果，與用常規(guī)規(guī)劃方法得出的方案一相比，雖然網(wǎng)損和線路投資總費(fèi)用有所增加，但網(wǎng)架的風(fēng)險(xiǎn)值下降，并且在將風(fēng)險(xiǎn)期望后果轉(zhuǎn)化為相應(yīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后，綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)F有了明顯下降。

4 結(jié) 論

本文提出含分布式新能源的配電網(wǎng)規(guī)劃模型，給出提高遺傳算法后期搜索能力的方法，最后用實(shí)際算例驗(yàn)證了該模型方法的有效性。

(1)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利用AHP分析方法，可以同時(shí)兼顧系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，加強(qiáng)規(guī)劃方案的合理性。

(2)規(guī)劃時(shí)間尺度越長，風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃的優(yōu)勢越大，因?yàn)閺拈L遠(yuǎn)來看，降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)等于減少后續(xù)投入，因而降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。

(3)利用格雷碼對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法的編碼進(jìn)行了改進(jìn)，計(jì)算結(jié)果更接近最優(yōu)值，但是由于配電網(wǎng)規(guī)劃的解為離散化的，且存在修復(fù)不可行解的情況出現(xiàn)，會(huì)影響運(yùn)算精度，有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

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(編輯 張媛媛)

Risk Planning of Distribution Network with Distributed New Energy

YE bin1, LI Wanqi2, WANG Xuli1, DAI Lei1, GUO Chuangxin2, ZHOU Xianzheng2

(1. State Grid Anhui Economic Research Institute, Hefei 230022, China;2. School of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Aiming at the distributed new energy with problems of large output randomness and high planning complexity in distribution network planning, this paper proposes a risk planning model of distribution network with distributed new energy. The model takes the minimum cost as the objective function, determines the maximum value of the new distributed new energy output through the load capacity of the network, comprehensively considers system power supply shortage and other network risk factors and carries out the risk planning of distribution network with distributed new energy. A method for the infeasible solution repair of Genetic Algorithm is proposed during the solving process which is similar to communication network broadcast. The effectiveness of the risk planning model is verified through its application in a 10 kV network planning in Anhui Province, which contains distributed photovoltaic power generation and run-of-river hydropower station.

distribution network; distributed new energy; risk planning; infeasible solution repair

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51537010)

TM 727

A

1000-7229(2016)04-0117-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.04.018

2015-11-08

葉斌(1977)，男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃理論和自愈規(guī)劃理論；

李萬啟(1989)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)楹履茉吹呐潆娋W(wǎng)規(guī)劃；

王緒利(1984)，男，工程師，主要研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)一次網(wǎng)架規(guī)劃，可靠性及配電自動(dòng)化理論；

代磊(1982)，男，工程師，主要研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)一次網(wǎng)架規(guī)劃，可靠性及配電自動(dòng)化理論；

郭創(chuàng)新(1969)，男，教授，主要研究方向?yàn)樾履茉唇尤?，配電網(wǎng)規(guī)劃與運(yùn)行，電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度等；

周賢正(1986)，男，博士研究生，主要研究方向?yàn)楹履茉吹呐潆娋W(wǎng)規(guī)劃。

Project supported by the National Natural Science Foundation of China(51537010)