龍 義李曉露潘凱巖

（1.深圳供電局有限公司，廣東 深圳 510620 2. 上海電力學院，上海 200090 3. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000）

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智能配電網(wǎng)年度正常方式綜合評估指標體系研究

龍 義1李曉露2潘凱巖3

（1.深圳供電局有限公司，廣東 深圳 510620 2. 上海電力學院，上海 200090 3. 東方電子股份有限公司，山東 煙臺 264000）

智能配電網(wǎng)中將大量出現(xiàn)分散的分布式電源，需求側(cè)資源也將廣泛、主動參與到電網(wǎng)優(yōu)化運行中。新一輪電力體制改革的啟動，我國智能配電網(wǎng)的年度正常運行方式編制需增加考慮分布式電源、需求側(cè)資源的影響。由此形成智能配電網(wǎng)年度正常方式安排原則，并提出綜合評價指標體系。

分布式電源；需求側(cè)資源；運行方式；評價體系

電網(wǎng)年度運行方式的編制是電力系統(tǒng)運行方式工作的重要組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)保運行的年度大綱。配電網(wǎng)是與用戶直接交互的環(huán)節(jié)，配電網(wǎng)年度運行方式安排的合理與否直接關(guān)系到廣大用戶的用電可靠性和用電質(zhì)量。

配電網(wǎng)年度運行方式編制需要基于配電網(wǎng)規(guī)模的各項數(shù)據(jù)以及電量、最大負荷、峰谷差、利用小時數(shù)、頻率、電壓合格率、設(shè)備狀況等生產(chǎn)運行指標等，進行預想故障分析、風險評估等大量分析工作，從海量的可能運行方案中篩選出可行的方案，然后進一步得出優(yōu)化的運行方案，保證配電網(wǎng)的安全運行和高質(zhì)量供電，降低電能傳輸費用，還需要適應電網(wǎng)運行與電力市場運營中不斷出現(xiàn)的新需求。

2015年3月15日，中共中央、國務院出臺了《關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見》（簡稱9號文）。其中，積極發(fā)展分布式電源、全面放開用戶側(cè)分布式電源市場成為新一輪電力體制改革的重要改革措施之一［1］。在配網(wǎng)運行中如何處理大量分散的分布式電源，以及如何應對售電側(cè)市場開放將成為配網(wǎng)運行方式安排中亟需解決的問題。

配電網(wǎng)方式安排中，一般從安全性、可靠性、經(jīng)濟性等方面，采用多目標評價方法從可行方案中選出優(yōu)化方案。文獻［2］中采用層次分析法對表征設(shè)備運行的配變之間負載率不平衡度、單回線最高負載率，表征技術(shù)指標的線路之間負荷轉(zhuǎn)移能力、節(jié)點電壓不合格比例、無功配置不合格比例，表征經(jīng)濟性的線路損耗、變壓器損耗，進行歸一化，形成配網(wǎng)優(yōu)化運行的綜合指標。文獻［3］從供電能力評估、供電質(zhì)量評估、經(jīng)濟性評估三個方面選取相應指標，采用當前電網(wǎng)實時運行狀態(tài)進行實時評價，采用歷史運行數(shù)據(jù)進行運行方式評價，對配網(wǎng)運行進行綜合量化評價。

隨著分布式電源在配電網(wǎng)中的大量滲透，以及更多的需求側(cè)資源參與電網(wǎng)優(yōu)化運行與市場運營［4］，未來配電網(wǎng)將更加智能，具備可控性、靈活性、自愈性、經(jīng)濟性，發(fā)展成為可靈活重構(gòu)、優(yōu)化潮流、消納可再生能源的智能配電網(wǎng)。

文獻［5］研究了包含間歇式能源的主動配電網(wǎng)的整體架構(gòu)和主要特征，提出了主動配電網(wǎng)的評估指標體系，包括：間歇式能源并網(wǎng)特性指標、主動配電網(wǎng)控制特性指標以及主動配電網(wǎng)運行特性指標。文中提出的間歇式能源的滲透率、分布率、分散度及出力波動性組成的間歇式能源并網(wǎng)特性指標反映了配電網(wǎng)中間歇式能源的規(guī)模及品質(zhì)；由供蓄比率、間歇式能源出力預測準確率、負荷預測準確率、控制偏差率構(gòu)成的主動配電網(wǎng)控制特性指標，以及由間歇式能源消納率、間歇式能源消納收益率、電壓合格率、饋線注入功率波動性，可用來考核配電網(wǎng)的實時運行性能。

本文將針對智能配電網(wǎng)的特點及新需求，研究在年度正常運行方式編制中的綜合評價指標，從而為待選可行方案的評價和量化提供依據(jù)。

1 智能配電網(wǎng)對年度正常運行方式編制的新要求

與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，智能配電網(wǎng)在年度正常運行方式編制上需要考慮分布式電源以及需求側(cè)資源參與電網(wǎng)調(diào)度運行的影響。

1）分布式電源

包括光伏發(fā)電、風電和小型燃氣輪機等在內(nèi)的分布式電源，以及先進的電池系統(tǒng)等儲能裝置，需要安全、無縫地接入配電系統(tǒng)，做到“即插即用”式投、退控制和管理［8］。在配電網(wǎng)運行方式安排上將要求優(yōu)化方案可以安全、無縫地消納具有間歇性、隨機性、波動性的分布式電源。

2）需求側(cè)資源參與電網(wǎng)運行

在用戶側(cè)，存在多樣的需求側(cè)資源，如智能樓宇的通風采暖空調(diào)、智能家居的電器、水泵、電動汽車、用戶側(cè)的儲能等等。在開放的電力市場環(huán)境下，這些需求側(cè)資源可根據(jù)調(diào)度命令進行增加或減少，實現(xiàn)電網(wǎng)的優(yōu)化運行，是大規(guī)模消納可再生清潔能源的有效手段。年度運行方式安排中需充分考慮這些具有雙向調(diào)度能力的需求側(cè)資源，使年度運行方式更為靈活和高效。

2 智能配電網(wǎng)正常運行方式安排原則

大量涌現(xiàn)的各種分布式電源可采用微電網(wǎng)的形式接入智能配電網(wǎng)進行局部運行管理；但從地區(qū)層面上，則需要統(tǒng)籌考慮分布式電源對配電網(wǎng)的運行安全性和穩(wěn)定性的影響［6］。用戶廣泛、主動參與到需求調(diào)度中，則可以從需求側(cè)來平抑峰谷、提高效率、消納新能源、提高一次設(shè)備利用率以及降低網(wǎng)損［4］。

因此，智能配電網(wǎng)年度正常運行方式將遵循如下原則進行編制：

1）滿足電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定要求，不發(fā)生110kV以上主變變低滿載以上運行，不發(fā)生20kV/10kV配網(wǎng)饋線滿載以上運行，且滿足電網(wǎng)運行安全穩(wěn)定要求。

2）線路正常方式為以固定聯(lián)絡(luò)點為開斷點運行，盡可能滿足線路負載平均分配至相連線路，在高峰負荷期間，可適當讓備用線路帶負荷運行，減輕其他主變或者線路負載。

3）配網(wǎng)正常運行方式下應能提升轉(zhuǎn)供電效率。對于N供一備、三供、單環(huán)網(wǎng)等標準接線，固定聯(lián)絡(luò)點應選擇幾回聯(lián)絡(luò)線路的電源匯集點。

4）配網(wǎng)正常運行方式下滿足重要客戶有雙回路供電電源的供電安全要求。聯(lián)絡(luò)點可選擇中藥客戶環(huán)開。

5）在配電網(wǎng)計劃檢修、發(fā)生故障或者特殊保電時，可臨時調(diào)整運行方式保證客戶供電，待檢修結(jié)束、故障修復或保電結(jié)束后如無特殊原因需及時恢復正常運行方式。

6）盡量消納配電網(wǎng)中的間歇式能源。

7）以社會福利最大化來配置需求側(cè)資源。

3 智能配電網(wǎng)正常運行方式綜合評價指標

本部分將從配電網(wǎng)的安全性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟性、環(huán)保性四個方面，形成智能配電網(wǎng)正常運行方式的綜合評價指標。其中，第1級為智能配電網(wǎng)年度正常方式綜合指標，第2級則分解為安全性指標、優(yōu)質(zhì)性指標、經(jīng)濟性指標和環(huán)保性指標，在第3級將對第2級指標進行分解。第3級指標的形成則依據(jù)第3部分的智能配電網(wǎng)正常運行方式安排原則。因此，安全性子指標包括：設(shè)備重載率、轉(zhuǎn)供電效率、主變N-1通過率、線路N-1通過率、配變最高負載率；優(yōu)質(zhì)性子指標包括：母線電壓合格率、電壓降落合格率、主變功率因數(shù)合格率；經(jīng)濟性子指標包括：線路損耗、變壓器損耗、饋線間負載率的不平衡度、配變間負載率的不平衡度、間歇式能源消納收益率、需求側(cè)資源的補償、需求側(cè)資源的獎勵；環(huán)保性子指標包括：間歇式能源消納率、需求側(cè)資源參與率，如圖1所示。其中智能配電網(wǎng)中分布式發(fā)電、需求側(cè)資源的影響體現(xiàn)在經(jīng)濟性和環(huán)保性指標中。

圖1　智能配電網(wǎng)年度運行方式綜合評價指標體系

在實際評價中，可采用層次分析法（AHP）來計算各層次指標的權(quán)重以得出綜合指標的值。例如，圖1中第2級經(jīng)濟性指標下面有7個3級指標計算，可以構(gòu)造［7×7］點值判斷矩陣A。其中，對角元素iia 為1；非對角元素aij的取值反映了第i個子指標與第 j個子指標相比的重要程度，值越大說明前者比后者更重要；aji=1/aij。對矩陣A計算其特征值與特征向量，假設(shè)最大特征值所對應的特征向量為B=（b1，b2，…，b7）T，則下層第i個指標的權(quán)重為

式中，bi、bj為特征向量B的第i、j個元素。

層析分析法求解的是主觀權(quán)重，也可以采用熵權(quán)法來設(shè)置客觀權(quán)重?；蛘呤墙Y(jié)合層次分析法與熵權(quán)法進行綜合賦權(quán)。

4 算例分析

針對第3部分所設(shè)計的智能配電網(wǎng)年度運行方式綜合評價指標體系，對各層級的子指標進行兩兩對比，可得如表1所示的權(quán)重表。

表1　指標權(quán)重

下面以 IEEE33節(jié)點配電系統(tǒng)（如圖 2所示）為例，說明年度運行方式安排的綜合評價指標。假設(shè)在節(jié)點9、節(jié)點15、節(jié)點21分別裝有最大出力為800kW的分布式電源。

圖2　IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)

選定一個年度歷史最大負荷斷面作為典型歷史斷面進行分析，通過網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)得到多套備選方案。對其中兩套方案（方案一中各個節(jié)點分布式電源出力為800kW，方案二中各個節(jié)點分布式電源出力為600kW）進行指標計算對比，以從中選擇出較佳的方案。各個子指標計算之后需進行歸一化，然后乘上表1中的權(quán)重系數(shù)，得出如表2所示的比較結(jié)果。

表2　方案一與方案二的指標計算結(jié)果比較

從表2可以分析得出，雖然方案二的網(wǎng)損、線路負載率等指標優(yōu)于方案一，但綜合其他指標結(jié)果，則方案一要優(yōu)于方案二。因此，可以選擇方案一為年度運行方式。

5 結(jié)論

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其優(yōu)化運行對提高配電網(wǎng)的安全性、經(jīng)濟性、優(yōu)質(zhì)性、環(huán)保性極其重要，因此配電網(wǎng)年度運行方式安排可從這四個方面對候選可行方案進行評價，以遴選出最優(yōu)方案。智能配電網(wǎng)則需要增加考慮分布式電源及需求側(cè)資源參與電網(wǎng)優(yōu)化運行對年度運行方式安排的影響。

基于綜合評價指標體系進行年度運行方式安排，可具有如下應用前景：

1）進行風險分析與提醒，為配網(wǎng)關(guān)鍵運行點設(shè)置提供參考。

2）有利于梳理出現(xiàn)有網(wǎng)架的“弱連接點”，逐步優(yōu)化智能配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。

3）促進消納間歇式能源，支撐智能配電網(wǎng)的低碳清潔發(fā)展。

4）為需求側(cè)資源參與電網(wǎng)優(yōu)化運行提供便利，提高售電側(cè)市場的流動性。

［1］國務院. 關(guān)于進一步深化電力體制改革的若干意見［Z］. 北京，2015.

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Comprehensive Evaluation Index System for Annual Operation Mode of Smart Distribution Network

Long Yi1Li Xiaolu2Pan Kaiyan3
（1. Shenzhen Power Supply Bureau Co.，Ltd，Shenzhen，Guangdong 510620；2. Shanghai University of Electric Power，ShangHai 200090；3. Dongfang Electronics Corporation，Yantai，Shandong 264000）

With the development of the smart distribution network，there will appear the tremendous and scattered distributed generations，as well as the demand resources will participate in the optimal grid operation extensively and actively. With the launching of the new round of electric power reform，the impacts of the distributed generations and demand resources shall be taken into account when planning the annual operation mode of the smart distribution network in China. Thus the planning principles for annual operation mode of the smart distribution network are formed，and then a comprehensive evaluation index system is proposed.

fault smart distribution network； distributed generation； demand resources； operation mode； evaluation index system

龍 義（1989-），男，本科，助理工程師，主要研究方向：配電網(wǎng)調(diào)度運行。