摘要：相对于传统配电网，主动型配电网可以合理利用其双向调度功能，充分发挥分布式发电容量，在保护环境的同时还可以提高电力公司的效益。以电力公司效益最大为调度目标，针对主动型配电网调度问题，该文计及输电和高压配电网网损的影响，提出了一种配电网日前优化调度模型，通过该模型对微电网电源交互功率和分布式电源进行优化调度，同时确定最佳渗透率，不仅可以有效地削峰填谷，还可以根据最佳渗透率调整分布式电源的功率，使电力公司效益最大化。算例研究表明，电网中接在距离电源点较近的节点下的主动型配电网，通过该文提出的优化调度模型，得出渗透率为 21.14%时，电力公司效益最高。该研究可为主动型配电网日前调度策略以及分布式电源最佳渗透率的制定提供参考。
关键词：分布式电源；模型；发电；主动型配电网；调度；微电网；渗透率；网损
根据 CIGRE C6.11 工作组的工作报告，主动配电网是能够综合控制分布式能源（可控负载、分布式电源和储能）的配电网，它可以通过灵活的网络技术实现潮流的有效管理。分布式能源在主动配电网的合理接入准则基础上和监管环境下对系统承担着一定的支撑作用。
目前，主动配电网中的分布式电源（distributedgeneration，DG）、微电网（micro-grid，MG）或微网群以及负荷为其主要可调度单元。2013 年中国国家发展和改革委员会颁布了《关于完善光伏发电价格政策通知》的最新意见稿，其中规定，电网公司上网电价收购各种可再生能源发电电量，国家再对电力公司进行补偿，最终电力公司相当于以燃煤标杆电价购买微电网和分布式电源的发电电量。以此激励可再生能源发电上网，同时保证分布式电源投资商和运营方以及电网公司的利益。
本文的研究内容即为在现行政策下，如何对主动型配电网进行有效地调度使电力公司获益最大。
1 主动配电网日前调度模型
从运行成本的角度来看，对于主动型配电网，电力公司在不同的调度决策下的效益，主要是权衡售电收益、电力公司在购电支出、政府补贴以及网损成本等几个方面。对于 10 kV 中压配电线路而言，电力公司的支出费用有：向超高压输电网趸购或发电厂的电费支出、微电网和向分布式电源购电的电费支出、从趸售端口到中压馈线入口的输电网网损费用以及 10 kV 网损费用。电力公司的收入有：政府政策补贴收入以及直接向负荷供电的售电收入。
主动配电网日前调度是在各微电网公共连接点（point of common coupling，PCC）日前调度计划曲线、配电负荷预测以及分布式电源最大出力为已知的基础上，对分布式电源和微电网出力进行优化控制，使得电力公司次日全天运行总效益最大。其中，微电网在各个时段的源/载性可以不同，当 PCC功率为正时为负载性、为负时呈现为电源性。当微电网呈现为负载性时，则微电网的控制输出为零；当微电网呈现为电源性时，则微电网日前计划发电功率可作为对应控制输出的上限。
电力公司的收益等于收入减去损耗及支出费用。对于主动型配电网，电力公司的收入有以下 4项：对微电网的售电收入、对系统负荷的售电收入、微电网电力获得的补贴和购买分布式电源。支出费用也有 4 项：购买分布式电源电力的支出、购买微电网电力的支出、输电网和高压配电网到主动型配电网首端网损以及从输电关口趸购电力的支出的等效支出。
2算例研究
为了验证上述主动配电网调度模型在优化电网运行和调度中的有效性，本文采用改造后的IEEE-33 节点系统作为测试系统，并将其首端分别接入电气距离不同的第 3、第 10 节点，3#35 kV 站 10 kV 侧（10 节点 ld，8）和 6#110 kV 站10 kV 侧（3 节点 ld，4），构成验证本文优化模型的基本网络图。
电力公司售电电价分别为：峰时 0.55 元/kW•h，平时 0.488 元/kW•h，谷时 0.33 元/kW•h，根据国家相关政策规定，购买可再生能源发电电能补偿后的燃煤脱硫标杆电价为 0.41 元/kW•h。
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2.1 IEEE-33 节点系统构成的 10 kV 主动型配电网
因线路的实际负荷值比原 IEEE-33 标准节点配电负荷大，所以本文按照10kV 配电线路更改了IEEE-33节点配电系统的线路参数，系统中接入了 3 个微电网和2 个分布式电源。其中，分布式电源 DG1 由节点 23 接入，DG2 由节点 28接入，DG1、DG2 分别为垃圾焚烧电厂及沼气发电厂，它们的最大出力分别为 4 MW 及 3 MW。3 个微电网 MG1、MG2 和 MG3 分别接入节点为 4、14和 20，其中，微电网 MG1 为自给自足型风-储发电单元，其调度目标是交互功率最小，以减少对上级电网的影响；微电网 MG2 为光-储发电型微电网，MG3 为风-光-储发电型微电网，两者均为发电型微电网，最大可调度出力都是 6 MW。这 2 个的发电型微电网的调度目标为微电网的收益最大或成本最小。
2.2 结果与分析
采用本文的模型和算法对上述改造后的 2 个主动配电网系统回路进行了日前调度优化计算，日前计划优化调度决策结果为：1）对于节点 3 最优优化调度决策方案为：可再生能源日发电量为69.328 MW•h，负荷总电量为 327.890 MW•h，渗透率为 21.14%。2）对于节点 10，优化方案的结果为微电网和分布式电源全部满发供给负荷需求，可再生能源的渗透率为 65%。
在给定不同的可再生能源渗透率情况下，分别进行经济效益的计算。
经计算可知在实际区域电网中，高压配电网的节点 3 折算到 110 kV 线路阻抗为 5.569，节点 10为 58.739，其电气距离相差 10 倍以上，对于接在不同节点上结构参数完全相同的主动型配电网，采用相同的模型和算法二者优化结果截然不同：1）在无分布式电源和微电网的情况下，当电力公司为节点 10 供电时，每日效益为 1.5440 万元，而为节点 3 供电时，效益可达到 38.3023 万元，由此说明，越向电气距离远的线路供电，电力公司供电收益越小，甚至可能亏损。
2）本文调度模型在电气距离较近的节点 3 得到的最佳渗透率为 21.14%，此时，微电网可再生能源发电的日发电量为 69.328 MW•h，当可再生能源发电渗透率的逐渐增加，电力公司的经济收益反而会下降；相比于节点 3，节点 10 的电气距离是相对较远的，本调度模型的优化结果是可再生能源全功率输出，日发电量为 212.427 MW•h，即可再生能源发电越多公司收益越大。
通过以上分析表明：1）本文提出的优化模型可根据主动型配网接入点对趸购和零售电价的差异以及输电网和高压配电网的网损敏感程度进行自动地权衡，从而获得使电力公司收益最大的调度方案；2）该调度模型在节点 10 与节点 3 优化的结果明显不同，其主要原因是上级电网的线路损耗在节点 3 较少，而到节点 10 的线路损耗比较大。由此说明，比起以往的优化模型，本模型较更符合电力公司实际的运营情况。
3 结 论
本文在主动配电网的调度模型中计及了输电和高压配电网网损的影响，以电力公司效益最大化为目标，得到了区域电网中含分布式电源的主动配电网优化调度模型，并得出效益最大时分布式电源对主动型配电网的最佳渗透率。算例研究表明，该模型能够给出电力公司效益最高的日前调度方案以及最佳渗透率。如果主动型配电网接于区域电网中距离电源点较近的节点，调度结果的最佳渗透率为 21.14%；而对于区域电网中距离电源点较远的网损敏感负荷节点，优化调度的结果是使分布式电源和微电网的渗透率尽可能的高。
本文的结论可以为含有分布式电源或微电网的主动型配电网日前调度策略提供参考，也可以为分布式电源最佳渗透率的确定提供计算依据。
参考文献：
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论文作者:陈影,朱宏涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/27
标签：电网论文; 节点论文; 分布式论文; 配电网论文; 电源论文; 电力论文; 主动论文; 《电力设备》2017年第5期论文;