1、/基于主动配电网的分布式电源规划方案研究侯元红李世俊岳雷（国网青海省电力公司黄化供电公司）摘要：随着智能电网的不断发展，分布式电源逐步接入主动配电网运行，十分有必要对分布式电源进行合理规划，以保证主动配电网的运行安全性和经济性。本文基于全局优化控制策略和主动配电网独立运行多电源协调控制策略的角度，提出分布式电源双层优化模型。上层模型以主动配电网独立运行安全性指标为约束条件，以运营成本净值最小为规划目标；下层模型根据上层模型的规划结果，基于全局优化控制策略对发电单元的输出进行科学控制，来模拟主动配电网的经济运行工况；并对模型进行最优解寻取运算。通过算例分析验证本文所提出双层优化模型的有效性和科学
2、性。关键词：主动配电网；分布式电源；双层优化模型 引言近年来，随着分布式电源逐步接入配电网运行，传统的配电网管理方式已经无法适应配电网的发展要求，通过先进的通信技术及电力电子技术对配电网中的分布式电源进行高效管理是主动配电网的发展方向 。主动配电网具备智能性，基于协调控制策略能够实现分布式电源接入容量的提高。为了对分布式电源进行科学、合理地规划，必须要充分考虑主动配电网的运行策略 。本文充分考虑主动配电网正常工况下和极限工况下的运行策略，提出分布式电源双层优化模型 。上层模型以主动配电网独立运行安全性指标为约束条件，以运营成本净值最小为规划目标；下层模型根据上层模型的规划结果，基于全局优化控制
3、策略对发电单元的输出实现有效控制，来模拟主动配电网的经济运行工况 。在模型的求解上运用-算法和粒子群算法。最后基于主动配电网典型拓扑结构进行仿真验证。分布式电源双层优化模型.模型架构分布式电源的大规模接入会影响主动配电网的运行，因此需要对分布式电源进行科学合理规划，分布式电源的规划与主动配电网的运行策略密切相关 。本文将分布式电源的规划和主动配电网的运行策略整合成双层规划模型。双层优化模型的上下层之间存在耦合关系 ，模型的架构如图 所示。图 双层优化模型架构为了最大限度消纳分布式电源产生的电能，主动配电网采用多电源协调控制此策略 。正常运行工况下，主动配电网基于潮流运算结果对分布式电源进行调度
4、；极端运行工况下，如果某个分布式电源离网运行，主动配电网会采用离网运行策略，协调控制分布式电源的功率输出，保证整个配电网的安全、可靠、稳定运行。.上层模型上层模型以主动配电网独立运行安全性指标为约束条件，以运营成本净值最小为规划目标。.目标函数主动配电网的运营成本包括分布式电源投资建设成本、运营维护成本、政策补贴收益、主网购电成本。电气技术与经济 研究与开发 /（）分布式电源折算到每年的投资建设成本（）（）（.）（）式中，为分布式电源的运用年限；为折现率；.、.、.、.分别为风电单元、光伏单元、燃气单元、储能单元的单位容量投资成本；.、.、.、.分别为风电单元、光伏单元、燃气单元、储能单元的第
5、 个结点额定容量；、分别为风电单元、光伏单元、燃气单元、储能单元的待安装节点数量。（）分布式电源每年运营维护成本 .(.).（）式中，.、.、.、.分别为风电单元、光伏单元、燃气单元、储能单元的单位电量 运 营 维 护 成 本；.、.、.、.分别为第 个结点风电单元、光伏单元、燃气单元、储能单元在 场景中 时间段内的发电量；为场景的数量；为场景出现概率；为日内时段数量。（）政策补贴收益 .(.).（）式中，.、.分别为风电单元、光伏单元的单位发电政策补贴。（）主网购电成本 .（）式中，.为 场景中 时间购电的单位价格；.为 场景中 时间购电的电量。（）损耗成本 .（）式中，为主动配电网中线路的
6、数量；为损耗电价；.为分布式电源接入后 场景中 时间内第 条线路的电流；为分布式电源接入后 场景中 时间内第 条线路的电阻。由此便得到目标函数为：（）.约束条件（）投资约束条件 .|.（）式中，.、.、.、.分别为第 个结点风电单元、光伏单元、燃气单元、储能单元的允许装机容量的最大值。（）安全性约束条件主动配电网中的分布式发电单元都具备可控性，具备在主电网故障情况下独立运行的能力。引入安全性指标，通过计算故障工况下失负荷评估配电网的安全性，安全性指标的计算公式为：.（.()）（）.（）式中，.为 场景中 时间段内第 条线路的安全供电率参数；为故障持续时间；.为 场景中 时间段内处于停电状态的负
7、荷集合；为负荷的重要性等级参数；.为 场景中 时间段内第 个负荷的容量；.为 场景中 时间段内第 个负荷处于停电状态的时间；.为 场景中 时间段内系统负荷集合；.为 时间段的持续时间。安全性指标基于故障的平均发生水平和安全供电的最低标准，对系统故障后能够报出负荷安全供电能力进行大概描述，定量描述主动配电网的安全性，该参数值越大，则表示主动配电网的安全性越高；该参数值越小，则表示主动配电网的安全性越低。为了保证主动配电网的安全性，则设定安全性约束条件：（）式中，为安全性指标的下限值。.下层模型下层模型是基于上层模型得到的分布式电源的接入位置和接入容量，利用主动配电网的经济运行策略模拟其运行工况，
8、则可以得到分布式电源的功率输出情况。.目标函数目标函数同样为主动配电网运营成本净值最小，即：电气技术与经济 研究与开发/.（.）.（）其中，.为 场景中 时间段内分布式电源的售电单价。.约束条件（）功率平衡约束.（）.（）（）（）功率输出约束 .（）（）结点电压约束 （）（）支路电流约束 （）（）潮流约束 （）式中，.和 .分别为第 个节点分布式电源有功功率和无功功率的总输出；.和 .分别为第 个节点分布式电源有功功率输出的上限值和下限值；.和 .分别为第 个节点分布式电源无功功率输出的上限值和下限值；和 分别为第 个节点分布式电源有功功率和无功功率的输出；为第 个节点的电压值；和 为第 个节
9、点的电压的上限值和下限值；为第 个支路中的电流值；为第 个支路中电流上限值，为变电站馈线出口处电流值。分布式电源双层优化模型求解方法粒子群算法是一种针对规划问题的智能化最优解寻取方法。本文采用此方法进行模型的求解，具体步骤：）对上层模型进行粒子群初始化处理，每一个粒子的信息涵盖分布式电源的预备接入位置和预备接入容量。）将上层分布式电源的预备接入位置和预备接入容量传递到下层模型，经过计算得到不同场景下分布式电源的功率输出，再根据潮流计算结果，利用粒子群算法计算得到每一个粒子对应的最优解，即不同时间段内分布式电源最合理的功率输出值，并将结果反馈到上层模型。）根据分布式电源的预备接入位置和预备接入容
10、量以及下层模型的运算结果，计算上层模型的目标函数，得到最优的粒子，即主动配电网运营成本最低和配置方案最佳。）判断运算结果是否达到约束条件，如果收敛，则得到最优的分布式电源规划方案；如果不收敛，则更新粒子位置和速度回到步骤 继续运算直至达到收敛条件。算例分析进行算例分析用的主动配电网拓扑如图 所示。图 主动配电网拓扑结构风力发电单元的额定风速、切入风速、切出风速分别为 .、；光伏发电单元的额定光照强度为 ，储能单元的充放电效率取.，荷电状态的上下限为 和 .。分布式电源参数如表 所示，电价参数如表 所示。表 分布式电源参数分布式电源类型单机容量（）安装成本（元 ）运营费用（元 ）电价补贴（元 ）
11、风力发电 .光伏发电.燃气发电 .储能单元 .电气技术与经济 研究与开发 /表 电价参数时间段电价（元 ）高峰期 ，.平时期 ，.低谷期 .同时考虑全局优化控制策略和安全性指标，进行分布式电源双层规划，得到规划方案的成本如表 所示。表 规划方案成本成本类型成本值（万元）分布式电源投资成本 .分布式电源政策补贴 .分布式电源运营维护成本 .主网购电成本 .网损成本.结束语针对分布式电源的规划问题，本文提出一种基于主动配电网运行策略的双层优化模型，利用安全性指标和多电源协调控制策略进行分布式电源接入位置和接入容量的确定，能够对分布式电源进行合理规划，提高主动配电网运行的安全性、稳定性、可靠性。参考
12、文献 汪慧敏，杨苹，余雁琳.基于双层粒子群算法的主动配电网分布式电源规划 计算机与数字工程，（）：-.王守，宋丽可，舒欣.分布式电源与多元负荷高渗透接入的主动配电网自适应过流保护方案 高电压技术，（）：-.孙旻，张大，余愿，等.计及投资方收益与主动配电网管理的分布式光伏电源规划 智慧电力，（）：-.潘霄，沈方，张明理，等.基于需求相关性分组预测的主动配电网分布式电源规划方法 可再生能源，（）：-.范志成，朱俊澎，吴涵，等.计及模糊随机性的主动配电网分布式电源规划模型 电力建设，（）：-.冯磊，周少雄，陈燿圣，等.考虑主动配电网运行策略的分布式电源规划方法 可再生能源，（）：-.郑博文，杨隽，杨承辰，等.主动配电网的全寿命周期分布式电源规划问题研究 电测与仪表，（）：-.邓鋆芃，郑洁云，陈旷，等.考虑可靠性及电压稳定性的主动配电网多目标分层规划 电力科学与技术学报，（）：-.（收稿日期：2 0 2 2-1 0-1 7）电气技术与经济 研究与开发
