基于多目標探討多階段主動配電網(wǎng)規(guī)劃策略

王廣濤

摘要：傳統(tǒng)主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法未考慮到間歇性分布電源可信性出力，且配電網(wǎng)負荷分配不合理，導致規(guī)劃效果并不理想。提出一種基于多目標的多階段主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法，在常規(guī)負荷預測的基礎(chǔ)上組建接入主動配電網(wǎng)的風、光等間歇性分布電源可信出力模型，全面考慮需求側(cè)響應對負荷預測結(jié)果的影響，構(gòu)建配電網(wǎng)負荷預測模型，對節(jié)點配電系統(tǒng)進行計算，設(shè)計不同負荷水平下的電源最佳規(guī)劃方案，所提方法不僅能夠有效減少規(guī)劃費用，還能夠提升規(guī)劃效果。

關(guān)鍵詞：多目標;多階段;主動配電網(wǎng);規(guī)劃方法

傳統(tǒng)主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法未考慮到間歇性分布電源可信性出力，且配電網(wǎng)負荷分配不合理，針對這些問題，本文提出基于多目標的多階段主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法，通過具體的實驗數(shù)據(jù)充分驗證了所提方法的有效性。

1 配電網(wǎng)規(guī)劃的定義

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，在一定程度上導致環(huán)境污染問題日益突出。在各類資源短缺的狀態(tài)下，發(fā)電方式靈活、運行效率較高的分布式發(fā)電技術(shù)受到社會廣泛關(guān)注。隨著分布式發(fā)電技術(shù)的接入，配電網(wǎng)由傳統(tǒng)的無源單行轉(zhuǎn)換成有源雙向網(wǎng)，這增加了系統(tǒng)的不確定性及復雜性，導致傳統(tǒng)被動管理方式面臨嚴峻挑戰(zhàn)。而配電網(wǎng)規(guī)劃的定義則是為滿足未來年負荷增長和電網(wǎng)發(fā)展的要求，確定何時、何地、建設(shè)何種類型的線路、變電站或者分布式電源等設(shè)備。配電網(wǎng)規(guī)劃結(jié)果直接影響配電網(wǎng)投資、收益及未來年配電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性。

在配電系統(tǒng)接入分布式電源后會給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來一定程度的沖擊，主動配電網(wǎng)應運而生，成為智能電網(wǎng)中一個十分重要的分支。針對主動配電網(wǎng)規(guī)劃，相關(guān)學者已經(jīng)展開研究，并且取得了一些較為顯著的研究成果，基于主動管理的配電網(wǎng)規(guī)劃方法，在考慮主動管理和用戶需求的基礎(chǔ)上，建立了主動配電網(wǎng)的雙層框架規(guī)劃模型。其中規(guī)劃模型的上層采用單親遺傳算法求解，下層采用素對偶內(nèi)點法求解，但是該方法存在配電網(wǎng)負荷規(guī)劃不合理的問題。

2 多階段主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法

2.1 構(gòu)建規(guī)劃模型

負荷預測是配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，準確的負荷預測將會為分布式電源、變電站的科學布點等決策提供重要的依據(jù)，也能夠保證整個配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。主動配電網(wǎng)分布式電源、儲能等的接入將會對傳統(tǒng)的負荷預測產(chǎn)生較大程度的影響，所以在傳統(tǒng)負荷預測的基礎(chǔ)上，需要全面分析配電系統(tǒng)中不同負荷之間的交互響應。針對主動配電網(wǎng)規(guī)劃，分析分布式電源接入的特點會對配電系統(tǒng)的負荷需求產(chǎn)生異性影響，負荷預測在考慮傳統(tǒng)配電網(wǎng)負荷預測方法的同時，還需要考慮分布式能源滲透對電網(wǎng)負荷的影響，對負荷預測結(jié)果進行全面修正，以此反映分布式能源接入情況下主動配電網(wǎng)對電網(wǎng)側(cè)的實際負荷需求。

針對主動配電網(wǎng)規(guī)劃對于負荷預測結(jié)果產(chǎn)生的影響，需要進行協(xié)同優(yōu)化，獲取高峰負荷日典型負荷曲線，將其作為主動配電網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主動配電網(wǎng)的負荷預測一般情況下能夠劃分為常規(guī)負荷以及分布式電源出力，對其分別進行建模以及預測，最后將兩者預測結(jié)果相結(jié)合，得到主動配電網(wǎng)的最終負荷預測結(jié)果，具體如公式（1）所示：P（t） = PB（t） -∑i = 1 n PSai （t） （1）式中：P（t）為主動配電網(wǎng)在高峰負荷日t時間段內(nèi)進行調(diào)度過程中的總負荷預測結(jié)果;PB（t） 為t時間段內(nèi)常規(guī)負荷預測結(jié)果;PSai （t） 為 t 時間段內(nèi)DG的可信出力。與傳統(tǒng)的配電網(wǎng)負荷不同，主動配電網(wǎng)中包含部分柔性負荷，也即可響應調(diào)節(jié)以及參與電網(wǎng)調(diào)度的負荷。

考慮到柔性負荷后，傳統(tǒng)負荷預測中所涉及到的典型負荷曲線發(fā)生了十分明顯的變化，通過負荷大小能夠?qū)⑵鋭澐譃橐韵?類：1）不可控負荷通常情況下該類負荷的用電需求無法及時響應系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)機制，是傳統(tǒng)配電網(wǎng)負荷的重要組成部分。2）可控負荷該類負荷主要為中斷負荷，一般情況下需要與電力公司簽訂相關(guān)的經(jīng)濟合同，在規(guī)定負荷高峰或者緊急狀態(tài)下，用戶進行適當?shù)呢摵芍袛嘁约跋麥p。3）可調(diào)負荷該類負荷無法完全進行電網(wǎng)調(diào)度，但是能夠在一定程度上跟隨分時電價、階梯電價等相關(guān)的電價引導機制，調(diào)節(jié)相關(guān)的用電需求負荷。在主動配電網(wǎng)規(guī)劃中，需求側(cè)響應是一項十分重要的負荷側(cè)調(diào)節(jié)技術(shù)，它最為主要的作用就是削減高峰負荷，從而有效降低配電網(wǎng)所需要的變電容量以及線路輸送量等。在全面分析可控負荷后，需要計算主動配電網(wǎng)中最新的負荷預測峰值：PB（t） = PSum（t） - PCon（t）（2）式中：PSum（t） 為在t時間段內(nèi)負荷預測值總數(shù);PCon（t） 為在t時間段內(nèi)可控負荷的預測值。主動配電網(wǎng)負荷預測結(jié)果一方面會受到可控負荷的主動調(diào)節(jié)作用影響，另一方面，分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)會被全部消納，導致配電網(wǎng)側(cè)的負荷也會受到影響?，F(xiàn)今電能供應側(cè)的清潔替換是無法阻擋的趨勢，主動配電網(wǎng)規(guī)劃還需要全面考慮大規(guī)模的電源接入需求，以此來適應未來階段清潔能源滲透率日益升高的事實。設(shè)定Pα代表可信出力，它是指分布式電源在一定的置信度α下最少的出力水平。也可以通過區(qū)域分布式電源獲取出力預測結(jié)果，統(tǒng)計相應的概率密度函數(shù)或者累計分布函數(shù)，獲取Pα的最終取值。為了更加全面發(fā)揮分布式電源的作用，促使其能夠有效減少設(shè)備容量，需要對其進行相應的能量主動管理。由能量主動管理模式，結(jié)合所研究區(qū)域內(nèi)總裝機預測值和單位DG可信出力值，能夠獲取規(guī)劃區(qū)在t時間段內(nèi)DG可信出力預測模型為Psα（t） = Ps×Pα（3）式中：Psα（t）為在年高峰負荷日內(nèi)t時間段的DG可信出力;Ps為年DG裝機總?cè)萘?Pα為在設(shè)定時間段內(nèi)DG的可信出力。在已知分布式電源裝機規(guī)模的狀態(tài)下，主動管理模式下的配電網(wǎng)規(guī)劃一方面涉及到網(wǎng)架規(guī)劃，另外一方面又涉及到儲能選址定容。通過分解協(xié)調(diào)思想，能夠?qū)⑸鲜鰡栴}轉(zhuǎn)化為雙層規(guī)劃模型。

結(jié)束語：

針對傳統(tǒng)的主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法的不足，提出基于多目標的多階段主動配電網(wǎng)規(guī)劃方法。通過具體仿真實驗顯示，相比傳統(tǒng)方法，所提方法能夠有效減少規(guī)劃費用以及提升規(guī)劃效果和綜合性能。

參考文獻

[1]謝仕煒， 胡志堅， 王玨瑩，等. 基于不確定隨機網(wǎng)絡理論的主動配電網(wǎng)多目標規(guī)劃模型及其求解方法[J]. 電工技術(shù)學報， 2019， 34（5）：17.

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