对智能配电网规划和调度运行的探讨

曾希

配电网是整个电力系统与分散的用户直接相连的部分。分布式发电和储能技术的应用，通信设备的使用，使得配电网的可控性增加，配电网的规划和运行的复杂性大幅增加。传统配电网在协调控制、主动管理方面的不足和电力体制改革叉催生了主动配电网。这些情况促使提高配电网的智能化水平来适应电网挑战，本文主要从规划和调度运行方面对智能配电网进行探讨。

电力系统主要由发电、输电和配电三部分组成。相对于发电和输电部分，配电部分的可优化裕度较大，且由于与负荷紧密联系，对智能配电网的探讨有十分主要的实际意义。

一、智能配电网的形态

随着社会的快速发展，能源紧缺现象严重，对环保的要求也越来越高。传统配电网的辐射状结构不再能满足实际需要，因此发展成主变站间充分互联的环状结构。

逆变器和控制器性能的提高促进了分布式发电技术的进步，无线网络的进步促进了配电网络的信息化，为了满足不同用户电力供应需求以及适应电力市场交易机制的改革，促使智能配电网出现了新形态。

智能配电网将从单纯的电力配送者转变为具有多重角色功能的公共平臺：①可再生资源消纳的支撑平台；②多源海量信息集成的数据平台；③多利益主体参与的市场交易平台；④电气化交通发展的支撑与服务平台；⑤智慧城市建设的能源基础平台等。

二、智能配电网规划

传统的配电网主要依据供电区域的负荷预测来确定配电网建设方案，如有特殊负荷，则要在经济性和可靠性之间有所折中。

以风电和光伏为代表的分布式电源DG（ distributed generation）因其环保性、经济性、能源利用率高、分布灵活等特点，最近几年在国内外发展迅速。但是由于其随机性强、波动性大，大量的分布式电源接入配电网会增加其供电区域范围的不确定性。将分布式电源和储能系统ESS（ energystorage system）相结合，能够平滑和控制分布式电源出力，提高电能质量，但需增加微电网与配电网的协调控制机制，增大了配电网规划的难度。

为了提高配电自动化水平，采用大量“三遥”设备，使得大量终端节点的实时数据能够传送到监控主站，为主动配电网提供了状态信息，同时远程开关控制将变得更加迅速，配电网具有了可随外部环境的变化快速实现负荷转供和故障恢复的能力。因此，快速网络转供能力的具备对配电网规划问题提出了新的要求。

以上问题只是配电网规划需要考虑的问题的一部分。一种理想的智能配电网规划需要同时考虑：①提高可再生能源的利用率以及设备耗费最小；②分布式电源的定址、定容、定量；⑧网络损耗；④网络风险指数；⑤配电网网架；⑥多微网系统运行的经济性；⑦变电站选址；⑧配电网的控制方式；⑨负荷的特性；⑩其他重要问题。

目前没有一种方法可以全面的考虑到配电网规划中的所有方面。实际从工程角度，针对不同的规划要求和目的，提出不同的多目标优化模型。比如有学者提出计及分布式电源出力和负荷的随机性，定义负荷供电恢复率，建立了以经济性和可靠性为目标的配电网线路开关联合优化的柔性规划模型，并对规划方案进行了可靠性评估。还有学者提出了一种能够反映配电网结构合理程度的网络风险指数，并建立了以配电网投资费用、网络损耗和网络风险指数为目标函数，综合考虑经济性和可靠性的配电网规划模型。

三、智能配电网的调度运行

对于传统的配电网，电压控制和频率调节是日常运行中的主要问题。分布式电源的大量应用对于系统保护和控制提出了更高的要求。传统配电网在协调控制和主动管理方面的不足，催生了主动配电网（active distribution network， ADN）的概念。ADN就是能够协调各类分布式电源与储能、基于灵活拓扑优化潮流、积极管理需求侧资源，在满足用户电力需求的基础之上，促进可再生能源发电消纳和网络经济安全运行的配电系统。

对主动配电网的分层、分区管理是其常见的调度运行机制。分层控制可采用多代理系统或协调控制。文献提出主动配电网的三层控制结构，将主动配电网进行区域划分，并在每个区域中配置协调控制器进行区域自动控制。根据馈线控制误差（feeder control error，FCE）指标，建立了实时平抑区域运行状态与最优目标之间差异的区域控制机制，据此提出了分层分布控制器与源网协调控制器的模型。

国务院《关于进一步深化电力体制改革若干意见》提出：积极发展分布式电源，全面放开用户侧分布式电源市场。拥有分布式电源的用户以自身利益最大化为目标向电网供电，因此不在配电网统一调度内，会影响电网的稳定性。针对这种新情况，建立考虑多利益主体的主动配电网调度机制也是十分必要的。

本文只是从规划和调度运行的若干个角度，对智能配电网进行探讨，由于篇幅有限，并未涉及诸如配电系统安全域、考虑越限风险下的调度运行、配电网重构等方向。希望本文能为我国从事智能配电网相关研究的人员提供一定的参考。