黎伟健
廉江市绿色东方新能源有限公司
摘要：随着我国的综合国力在不断的加强，高比例可再生能源渗透是未来电力系统一大重要特征，其使得输配电系统间的电力电量流灵活双向、物理耦合性增强。提出一种输配电系统的分布式随机协调优化规划方法。考虑可再生能源出力和负荷波动不确定性，利用分解优化建模理论，在满足输配电系统间交互信息一致性的前提下，将输配电系统联合优化规划问题分解为一个输电系统规划子问题和一系列配电系统规划子问题。对于配电系统规划子问题，基于配电系统潮流方程和约束松弛技术，构建配电系统规划的二阶锥规划模型。采用双层循环迭代的分布式优化算法对所建模型加以求解。分别从输、配电系统层面，通过算例对比是否考虑输配电联合下的系统规划方案验证了所提方法的有效性。
关键词：输配电系统；优化规划；分布式优化；随机规划；二阶锥松弛
引言
改革开放的几十年，我国的经济得到了飞速的发展，各行各业的发展均离不开电力资源，我国电力事业随着社会经济的大好形势也呈现出一片欣欣向荣的景象。然而，纵观我国的经济发展，东西部的差距很大，资源的分配也不是很合理，对于中西部的很多地方来说，要想得到发展，基础设施必须要全面配套，其中电力基础便是其一。当前，我国越来越重视电力的发展，虽然这些年我国的电力事业取得了很大进步，但是与西方诸多发达国家相比，还存在着很大差距，这其中中西部是主要差距之处。在电力事业中，供电企业输配电工程建设成为一项重大的任务，在工程建设过程中，会出现很多急需解决的问题，以及很多突发状况，尤其是中西部险恶的自然环境，更是会加大施工的难度，这给供电企业输配电工程建设管理带来极大的难度。
1特点
(l)节能,环保。传统发电主要依靠燃料燃烧产生电能,此过程中浪费了大量热能。而分布式发电多采用风能、太阳能、天然气等可持续发展新能源发电,降低了对现有能源的依赖以及高压输电线的损耗,在节约能源的同时也减少了有害物质的排放与电磁污染,有利于对环境的保护。(2)经济性好。分布式发电的输配电损耗很低,这样就降低了输配电成本同时在土建和安装方面也使成本大大降低,具有一定的经济性。(3)可靠性好。加入分布式电源的各电力系统相互独立,避免发生大规模停电事故。当当电力系统发生意外灾害发生时,用户还能自行控制断电和供电情况,以弥补大电网安全稳定性的不足。
2混合输配电系统的分布式随机优化规划
2.1输电线路建设管理优化
当前电力的传输都是采用高压电线进行，高压电路传输的特点便是大容量、远距离输电，事实证明，这种输电的方式效率很高，在传输过程中电力的损耗较校因此，在输电线路建设的管理中，我国的东部沿海由于地势比较平缓，人们基本生活在平原地区，这些良好的环境对于输电线路的建设较为便利，然而，对于中西部的绝大对数地区来说，由于其自然地貌大多数都是高山、荒漠或者广袤的无人区，这些地方对于工程的施工来说存在很多问题与困难，自然地势的险峻使得工程建设存在难度，期间还要考虑很多自然因素的影响，先天的自然现象以及当地存在的诸多物种，这些对于工程建设来说都造成很大的困难。基于这一问题，在管理方面需要加倍重视，采取更为科学的措施。一是考虑全部采用高压电传输，构建有效的电网。为了使得电力传输更有效率，节约能源，使用高压电传输是大势所趋，但高压电的建设因为要搭建高压电线杆等，这些对于资金的投入需要合理的预算，而且中西部险峻的地势对于高压电线的建设也存在着一些挑战，需要合理管理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二是为了提升线路输送容量，可以采用大截面导线和耐热性导线，这种线路的载流量能够在交流线路运用大截面导线的情况下得到显著的提升，从而促进线路输送容量的显著扩大。当前，使用1根OPGW（光纤复合架空地线）和1根普通地线是我国输电线路中采用的地线。随着科技的发展，逐级接地方式是OPGW会是大势所趋。三是可以采用柔性交流输电技术，从而提高线路的稳定性。如串补和可控串补、静止无功补偿技术等，运用柔性交流输电技术能够促进电网输电能力和稳定性的显著提升。
2.2求解算法
分析输配电系统联合优化规划模型，属于混合整数凸优化问题。考虑到输、配电系统在分层规划的同时需保证边界节点交互信息的一致性，本文采用基于ATC的分布式优化算法对联合优化规划模型加以求解，克服了传统多学科综合优化方法、层级框架理论、协同优化方法在求解速度、精度方面的缺陷，具有可并行优化、层数不受限制等优点。该算法是一种由内、外两层循环构成的迭代式求解方法，可用于解决复杂工程系统中的目标优化问题。在内层循环中，保持一致性约束罚函数系数v和权重w不变，对各个输、配电系统的优化规划问题交替求解；在外层循环中，根据内层循环的求解结果更新一致性约束罚函数系数v和权重w。
2.3输电系统层结果
从输电系统层面，将本文所提出的协调规划模型用于算例研究。可以看出，相比独立规划，协调规划可少建2条线路，降低2.04M$的投资，有效地提高了规划方案的经济性。与此同时，发电成本减少10.53M$，从而较大幅度地降低了输电系统机组的发电量，具有良好的环保效益。此外，协调规划方案总成本比独立规划总成本减少了12.57M$，降幅达5.6%，说明协调规划方法较独立规划方法更有利于提高输电系统规划方案的经济性。分析其原因是由于协调规划方法计及了下级配电系统的具体网络拓扑结构和灵活调节能力，使得规划总成本下降。可以看出，无论是协调规划方案还是独立规划方案，输电系统和配电系统6之间的交换功率均为正，说明配电系统6总是需要从上级输电系统购电。此外，在同一场景下，协调规划方案的交换功率较独立规划方案的交换功率小，说明协调规划方法具有一定的节煤效益，有助于降低上级输电系统的碳排放量。可以看出，对于同一条线路，协调规划方案最优潮流解和独立规划方案最优潮流解均不相同，两种规划方案在场景5和13下最优潮流解差异的平均值分别为9.0%和7.5%。这是由于协调规划方法通过优化下级配电系统的规划方案和DG运行方式，使得输电系统最优潮流解发生相应改变，从而说明所提分布式随机规划方法可以实现输电系统机组出力和向配电系统供电两者间的协调优化。
结语
1）分布式优化算法可以在输、配电系统独立优化规划的同时，实现输、配电系统间的协调，在保证算法收敛的前提下，使得系统工作点得到全局优化。2）对于输电系统层，相比传统独立规划方法，本文所提规划方法在提高规划方案经济效益的同时，可有效降低系统内机组出力，从而减少碳排放量，具有一定的节煤效益。3）对于配电系统层，相比传统独立规划方法，本文所提规划方法可延缓升级改造、降低系统总成本、促进DG消纳，为未来提高可再生能源接入水平提供了一种新思路。需要指出的是，本文对调度型可再生DG（如生物质发电）进行了研究。下一步还需研究含间歇性可再生DG（如风电、光伏）的输配电系统联合优化规划问题。
参考文献
[1]马瑞,金艳,刘鸣春.基于机会约束规划的主动配电网分布式风光双层优化配置[J].电工技术学报,2016,31(3):145-154.
[2]刘佳,徐谦,程浩忠,等.计及主动配电网转供能力的可再生电源双层优化规划[J].电工技术学报,2017,32(9):179-188.
论文作者:黎伟健
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：系统论文; 分布式论文; 方法论文; 输配电论文; 方案论文; 独立论文; 线路论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;