浅析做好主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制的重要性

韩照亚 王凯

[摘 要]目前，大多数电网都是传统模式，电网能控制的区域相对较集中，控制模式单一，而未来的电网发展模式是控制区域广，模式多样化，属于分布式能源。分布式能源具有高渗透性的特点，有效拓宽了分布式能源的应用规模。基于此，本文首先分析了传统配电网与主动配电网的优劣，进而分析了主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制的重要性，最后提出了主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制的优化措施。

[关键词]主动配电网；分布式能源；分区消纳；协调控制

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.02.035

[中图分类号]TM921.5 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2019）02-00-02

1 传统配电网与主动配电网的对比

随着电力体制逐渐改革，对于配电网需要考虑的因素也越来越多，主要是可再生资源的消纳能力不足、系统非凸非线性特性增强、配电网技术水平较低和创新能力较弱等难题，迫切需要找到新的配电网方式，能够让配电网实现区域最优的协调，从而在多次的实践中出现了比传统配电网更具有优势的主动配电网。主动配电网能够降低运行成本、提高供电水平、减少污染、提高分部分能源的消纳能力、提升经济效益，进而有利于带到区域之间的最优化协调。

传统的配电网已经不适应当前的配电模式，因为传统配电网的优势已经不足以满足当前对配电的要求了。传统配电网的控制变量与约束条件都有较大的弊端，比如传统配电储存装置的负荷较低，无法满足一个区域的用电量，如果超过负荷的电量，就会导致人们的生活或工作受到影响，也会让存储装置长期处于高运转的状态。长久以往，存储装置就会受到损害。同时，联络开关也会给人们的生活和工作带来不便，一个区域里又分为多个区域，当一个区域需要进行用电调整的时候，因为联络开关是相连的，所以也会导致其他区域的用电网络受到影响，造成了极大的不便。随着科学技术的快速发展，在配电网的技术中也有一些重要的突破，但大部分还是有一定的局限性。加上相关的人才较少，对于已有的高技术人才没有进行有计划、有目的的培训。在设置配电网时，习惯套用已有的模式，没有去创新，打破原有的结构，真正敢于创新的高技术人才较少，但配电网还是在不断发展，并取得了一些成就。

与传统配电网相比，主动配电网就要实用很多，不仅弥补了传统配电网的弱项，还在此基础上进行了优化。主动配电分布式能源是一个综合控制的分布式能源的配电网，巧妙运用了网络技术，提高了配电网工作的科学性，能够对配电过程进行有效管理。主动配电网可以精确计算出各个区域的交换功率与馈线出口功率。主动配电网的优化升级主要考虑常规的电压、潮流约束，还要考虑源出力约束、储能充放电循环约束、配网辐射状约束等多种约束，确保主动配电网实现可持续发展。分布式能源优化比集中式能源优化的优越之处在于能有效降低有功网络的损伤和运行成本，更具有合理性。分布式可以对不同的目标函数进行加权考虑，使计算结果更加接近，可以考虑不同利益主体的综合目标，解决各区域之间的冲突，使資源实现合理配置。

2 主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制的重要性

主动配电网会为每一个配电区域设置一个区域控制器，区域控制器包括了配电信息。每一个区域都有很多开关，区域控制器就是要检测这些开关的情况，确保配电能及时配置。主动配电网有很多开关可以调节各个区域的配电量以及配电时长，有效提高了配电的适应性和灵活性。主动配电网的主要优势是让各个区域协调运行，各区域配电网络联络线计划矛盾和利益主体之间追求优化目标一致，通过全局的优化配置，细化到局部的优化配置，最终达到兼顾全局与局部的最优化配置。

2.1 实现可持续发展

分布式能源是实现主动配电网可持续发展的主要配置，分布式能源配置主要有光伏、电池储能、微型燃气轮机等，其中光伏和风机是可再生能源，可以长久使用，电网对光伏和风机都可以进行完全的分区消纳。在不频繁改变放电状态的情况下，电池储能量较大，若不考虑微型燃气轮机的效率问题，发电的单价较低，这些都为主动配电增加了使用价值。由于区域内的分布式能源会在分布功率的时候发生偏差，在配置设计之前用局部拓扑的直流潮流算法，计算出区域最优的解决办法，确保控制区域与外界区域电网交换时的功率平衡，所以要与固定功率的电源点或负荷相等，确保区域电网与外界电网实现平稳交流。主动配电网的区域可以不用考虑可再生资源的问题，只用考虑局部经济的发展目标，就会把整个主动电网分布式能源配置做到最优化。

2.2 主动配电网的全局优化

要想得到较少的配电网损失、较低的运行成本、最大化的经济效益，就需要对主动配电网进行全局优化。如果没有一个全局优化的系统，就会增加投资、运行、维护的成本，从而导致售电成本增加，节能减排的效果较差。如何选择一个最优化的方法，最好的选择是快速非支配排序遗传算法，该算法主要针对双层优化模型，能够化解多个函数算法之间的矛盾，从而选择最优的算法以得到最大的经济效益。此外，还可以选择离散遗传算子对算法，在连续空间和离散空间中找到消纳能力最强的可再生资源，以协调各个区域之间的冲突，实现全局引导局部、局部有机组成全局的目标。

3 主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制的优化措施

3.1 使用可再生资源与政策支持

在主动配电网络中，可以使用可再生资源，在解决由于资源枯竭导致配电网无法运行的问题时，还能在一定程度上减少环境污染。在配电中光伏和风力都是可再生资源，光力与风力可以无限使用，从而也降低了配电装置的成本。使用再生资源就需要对模型进行优化，首先要建立每个时段的电压偏差，向上级电网输送功率最小的目标函数的有功—无功综合优化模型。还有两个方式是运用蜂群算法求解模型和应多目标粒子群算法，都可以在控制电压偏差的同时降低成本，减少污染物的排放量。

为了促进配电网的建设与发展，国家应该进行电力体制改革，让符合条件的配电投资业务企业率先进入配电网行业，大力鼓励社会资本投资、运营配电网。在运营配电网时，如果发生多个区域互相干扰的问题，可采用多代理技术，通过复制边界节点，让各个区域互相独立且保持联系，各个区域不用交换内部变量就可以实现区域之间的调度工作，从而能够保证电网安全运行，提高了配电的效率，减少了操作的步骤。

3.2 优化控制方式

在主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制中，可以使用集中式、分散式、混合分層式等方式。3种方式各有优势与局限，在使用过程中应扬长避短，合理利用这几种控制方式。集中式再通过控制各DG分配有功无功协调配电网，保证电压和频率处于合理范围内，再协调DG和并联电容器等设备，提高稳定性。但是，集中式也有自身的局限性，比如需要使用的设备价格较高，可控性较差，信息量大，分析数据较困难等局限。分散式的优点在于可以让不同区域之间以最少的信息交流达到最快的运行速度，但容易导致参数对算法收敛性较高，使信息数据出现偏差。混合分层式集中了集中式和分散式的优点，使个部分各司其职，但容易导致数据分析不及时而出现误差。

3.3 考虑多方面的因素

基于多代理技术的方法，可以考虑分布式能源的选址与定容之间的协调优化。在考量已有的电网和增量配电网的模式下，考虑用户方面，可以尝试建立“源-网-荷”三方协调的优化模型，使资源得到最大化利用。在考虑光伏与电力是可再生资源的时候，没有考虑到它们的随机性，就单靠预测的数据进行研究，会导致配电网络在实际运行时得到的数据和状态存在偏差，而无法了解真实的情况。在此问题上，需要协调考虑多方面的因素。在大数据时代，可以充分利用智能算法，能较快地解决非凸非线性问题，方便调试与改进；在信息量较大时，可以将智能算法与现成求解器两种方法结合起来，寻找解决问题的最佳方法。

4 结 语

近年来，配电网中分布式能源的使用率越来越高，国家的电改体制不断完善。配电网的网络架构和功能越来越完善，分布式能源实现了区域配电的协调优化。主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制在新形势下越来越彰显出重要性。虽然配电网取得了一定的成就，但还需要积极探索，采用创新的模式，避免套用过时的模式，详细周到地考虑到方方面面的因素，实现主动配电网分布式能源消纳实时监控的最优化。

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