上海交通大學電力傳輸與功率變換控制教育部重點實驗室、國網浙江省電力公司經濟技術研究院的研究人員劉佳、徐謙、程浩忠、蘭洲、田園， 在2017年第9期《電工技術學報》上撰文， 在主動管理(AM)模式下,提出了一種考慮主動配電網轉供能力的可再生電源(RES)優化配置模型。
以年綜合費最小為上層目標,每個場景的配電網運行費最小為下層目標,該模型計及了系統故障負荷的轉供和包括RES出力切除、RES功率因數調整、有載調壓變壓器分接頭調節和需求側管理在內的4種AM措施。
應用動態小生境差分進化與原對偶內點演算法相聯合的策略對模型加以求解。 通過算例對比是否考慮AM措施和轉供能力下的三種情境模擬結果驗證了模型和方法的有效。
近年來， 作為發、輸電系統和終端使用者間的重要環節， 配電網層面正大量接入以風電和光伏為代表的可再生電源(Renewable Energy Sources， RES)， 經歷了從無源電網到有源電網的轉變。 由於雙向潮流的出現， 大大增加了配電網的不確定性和複雜性， 給系統優化規劃及運行帶來了巨大的挑戰［1］。
為了充分發揮RES在降低網損、改善線路潮流等方面的積極作用，
隨著配電自動化和配電管理技術在中壓配電網中的廣泛應用， 饋線所帶負荷資訊可通過饋線終端裝置快速獲得［2］， 遠端開關控制也將變得更加迅速［3］， 使得配電網具有了可隨外部環境的變化實現負荷轉供和故障恢復的能力［4， 5］及主動性特徵［6］。
主動配電網(ActiveDistribution Network， ADN)成為了配電網發展的一種新模式。 一方面可對接入配電網的RES 和其他設備進行主動管理(ActiveManagement， AM); 另一方面可提高系統應對N-1故障能力和實現負荷有效轉移。 ADN的出現對RES規劃問題提出了新的要求。
為提高ADN中的RES 滲透容量， 充分發揮ADN的資產效率， 文獻［611］對AM模式下的RES規劃進行了相關研究。 文獻［6］構造了一種計及可靠性成本、網路損耗、購電費、網架投資成本在內的總費用最小的RES和ADN協調優化規劃模型。
文獻［7］提出了一種通過識別ADN中薄弱節點的RES優先優化配置模型。 文獻［8］考慮時變負荷和能源單價浮動， 建立了計及RES接入後優化運行問題的長期RES動態規劃模型。
文獻［9］以RES 滲透容量最大為目標建立優化模型， 並利用多時段的最優潮流演算法對其加以求解。 文獻［10］提出了一種AM模式下的分散式風電源雙層選址定容規劃模型， 並將所得RES優化規劃方案與傳統機會約束規劃模型所得RES配置方法進行對比。
文獻［11］建立了一種間歇式分散式電源在ADN當中的機會約束優化規劃模型，
上述文獻是從不同角度出發， 建立了N安全下的RES選址定容規劃模型並採用優化演算法加以求解。 但由於配電網中某個元件(如主變壓器、饋線等)故障也屬於不確定性範疇， 而現有模型僅包含了負荷波動、間歇性RES出力等正常工況下的不確定因素， 不確定性的內涵亟待完善。
現有模型均未能充分計及ADN具有比傳統配電網更靈活的N-1後轉供能力， 所得RES規劃方案也未必滿足相關要求。
上述研究也未能對RES接入後的系統N-1轉供安全性給出定量評估。 因此， 有必要在RES優化配置階段就考慮ADN故障後轉供能力。 為彌補現有RES規劃方法的不足，
利用模糊C-means聚類法對採用准蒙特卡羅模擬 (Quasi Monte Carlo Simulation， QMCS)和奇異值分解 ( Singular Value Decomposition， SVD)生成的風、光荷相關性樣本矩陣進行場景約簡。
採用動態小生境差分進化演算法 (DynamicNiche Differential Evolution Algorithm， DNDEA)聯合原對偶內點演算法(Primal-Dual Interior Point Method， PDIPM)的混合方法求解規劃模型。 最後， 算例模擬結果表明文中模型所得RES優化配置方案提高了系統應對N-1故障的能力。
圖1 DNDEA聯合PDIPM求解優化模型流程
結論
本文考慮風、光荷間的相關性，分別以年綜合費最小和每個場景的配電網運行費最小作為上、下層優化目標，建立了計及AM措施和ADN轉供能力的RES雙層規劃模型。
首先，利用模糊C-means聚類法對樣本資料進行約簡，然後運用DNDEA聯合 PDIPM的混合方法求解雙層規劃模型，算例模擬結果表明：
1）通過RES規劃，有助於提升系統應對N-1故障的能力和實現故障負荷的有效轉供，使得ADN具有了更強的自愈性特徵。
2）相對於僅考慮ADN轉供能力或僅考慮AM措施的RES規劃模型，從綜合提高配電網經濟性和安全性角度出發，本文規劃模型改善效果更明顯。
3）AM措施有助於提高ADN中RES的滲透容量，提高配電網的資產利用率，從而減少傳統電源的發電量，達到碳減排的目標。
4）RES的合理優化配置對於改善工作點在配電網安全域當中的位置和轉供安全裕度的大小具有積極的作用。
5）利用模糊C-means聚類法對樣本矩陣進行約簡，能夠在提高計算效率的同時，保證樣本資料的準確性。
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結論
本文考慮風、光荷間的相關性，分別以年綜合費最小和每個場景的配電網運行費最小作為上、下層優化目標，建立了計及AM措施和ADN轉供能力的RES雙層規劃模型。
首先，利用模糊C-means聚類法對樣本資料進行約簡，然後運用DNDEA聯合 PDIPM的混合方法求解雙層規劃模型，算例模擬結果表明：
1）通過RES規劃，有助於提升系統應對N-1故障的能力和實現故障負荷的有效轉供，使得ADN具有了更強的自愈性特徵。
2）相對於僅考慮ADN轉供能力或僅考慮AM措施的RES規劃模型，從綜合提高配電網經濟性和安全性角度出發，本文規劃模型改善效果更明顯。
3）AM措施有助於提高ADN中RES的滲透容量，提高配電網的資產利用率，從而減少傳統電源的發電量，達到碳減排的目標。
4）RES的合理優化配置對於改善工作點在配電網安全域當中的位置和轉供安全裕度的大小具有積極的作用。
5）利用模糊C-means聚類法對樣本矩陣進行約簡，能夠在提高計算效率的同時，保證樣本資料的準確性。
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