配电网灵活性控制多尺度柔性评价方法研究

袁晓燕　崔金柱　张振兴

摘 要：文章首先介绍了智能电网柔性评价的意义及电力系统柔性化技术；然后对配电网灵活性控制多尺度柔性评价方法的原理进行了阐述，对设计及研发方案等多个方面进行了初步的研究。文中所提出的实践依据及实施方案为配电网规划的灵活性多尺度柔性评价方法体系建立提供了合理化建议，为多个地区供电公司改进地区配电网灵活性的具体措施提供借鉴。

关键词：配电网；灵活性控制；柔性评价；多尺度

1 概述

配电网发展迅猛的同时对电网运行的安全性、经济性以及灵活性等方面都提出了更高的要求，智能电网的灵活是指构建建坚强可靠电网的灵活性，并且具有一定的应变能力和持续性。开展有关智能电网多尺度柔性评价分析方法的研究工作，深入研究用于评估智能电网运行状态的灵活性评价指标，为配电网规划评估提供更加科学、准确，更结合实际的灵活性评估依据，具有非常重要的理论及现实意义。

2 智能电网柔性评价意义

在规划环节，为在长时间内高效、经济地服务于国民经济建设，可通过智能化柔性评价体系合理设计电源容量及其位置以及相关电网的拓扑结构，提高电力系统的可扩展性；在其他各个方面发展柔性化评价技术意义非凡，在发电环节、输电环节、供用电环节，都可以使电力系统更加高效、友好地为人类社会服务。我国电网正在建设智能化，可积极推进多个行业及产业链的积极发展，对国民经济建设具有重要意义。

同时，随着大量新兴技术应用以及电力系统软硬件技术的快速发展，将先进应用转移到智能电网管理运行中来，同时赋予智能电网更大运行灵活性，可大为丰富电网的控制手段，提高系统运行稳定性，因此，研究与这些新技术应用到相适应的智能电网多尺度灵活性控制分析技术具有现实意义重大。结合工业生产领域的柔性技术，可以借鉴其在工业过程系统设计中的分析评价方法，从电网运行的多个角度，提出智能电网中的多尺度柔性评价与分析方法。

3 配电网灵活性控制多尺度柔性评价方法

3.1 原理概述

针对配电网的规划、运行和管理过程中经济性、安全性与灵活性等多指标综合趋优的要求，在配电网的分析计算过程中，系统地探讨适合配电网多尺度柔性评价方法，并根据柔性参数的不同类型，从属性柔性、约束柔性、负荷柔性和结构柔性方面进行研究，对系统的可控参数以及约束条件边界进行灵活整定，以使得系统多目标综合趋优，在此基础上，针对系统运行安全约束柔性问题，建立地区配电网稳态约束柔性评价指标，为电网调度人员评价电网运行状态安全裕度大小提供直观依据。研究配电网在技术、经济性的评估方法公司已有先例：如遗传算法、蚁群算法等，为本柔性评价方法的研究及应用提供了经验。

3.2 理论及实践依据

以某地配电网IEEE30节点测试系统为算例，通过评价稳态情况下节点电压约束柔性大小并将评价结果应用于配电网最优系统潮流的分析计算。为证明所建立配电网柔性评价指标体系的合理性与有效性，研究及应用成果也为电网调度人员了解和掌握电网运行状态的柔性提供了直观的衡量指标。

针对配电网的规划、运行和管理过程中经济性、安全性与灵活性等多指标综合趋优的要求，在配电网的分析计算过程中，系统地探讨适合配电网多尺度柔性评价方法，并根据柔性参数的不同类型，从属性柔性、约束柔性、负荷柔性和结构柔性方面进行研究，对系统的可控参数以及约束条件边界进行灵活整定，以使得系统多目标综合趋优，在此基础上，针对系统运行安全约束柔性问题，建立地区配电网稳态约束柔性评价指标，为电网调度人员评价电网运行状态安全裕度大小提供直观依据。以张掖电网IEEE30节点测试系统为算例，通过评价稳态情况下节点电压约束柔性大小并将评价结果应用于配电网最优系统潮流的分析计算。

3.3 研发及设计方案

第一，首先对传统电力系统规划优化分析方法进行约束条件等刚性表示方法不足分析，确定提出配电网多尺度灵活性控制分析方法的必要性；通过借鉴工业过程系统设计与分析中多尺度灵活性控制的定义，结合配电网多尺度规划分析问题，比较工业过程中的柔性问题；再通过与现有的模糊集理论、概率理论等数学理论进行相关比较分析，进一步确定配电网灵活性多尺度评价分析方法具有一定原创性和实际应用性。

第二，基于等式和不等式约束的柔性化描述问题展开对电力系统优化分析，提出智能电网运行灵活性的多尺度评价指标并求解，此结果可以作为相关管理人员评价配电网规划控制领域的量化指标。从而描述配电网规划中优化问题的目标函数，等式化该柔性模型，然后建模和求解，建立配电网多尺度灵活性评价指标体系方式方法，从而综合优化系统中的电力资源。

第三，结合现有电网规划领域的全规划周期理论，进行成本评估，可针对配电网灵活性规划方法的不足，进行优化。灵活性多尺度控制评估方法，可对整个规划周期内系统的投资成本、运行成本和可靠性收益，进行相关的经济性评估。此外，以得到兼顾系统整体经济性与安全性的电网规划方法，考虑到通过对输电线路负载率约束的灵活性多尺度控制，对系统的稳定增加安全裕度。

第四，针对配电网运行的不均匀性，提出配电网灵活性分析与评估方法，进而消除对系统经济性和安全性的不利影响；分析配电系统负荷不均匀性等因素，研究配电网系统运行均匀性、经济性、安全性三者之间的关系；从电力系统安全裕度角度和系统运行状态角度，可定义适应配电网运行的状态均匀度和固有均勻度的评估指标；并且要阐述考虑系统均匀性在电网规划、运行和管理过程中的重要性；研究中可针对直接求解固有均匀度评估指标困难的问题，利用文章提出的多尺度灵活性的分析方法，进而基于设备负载率柔性约束参数建立的优化模型并求解。

4 结束语

文章首先介绍了智能电网建设规划中，开展电网规划和运行管理的灵活性研究，紧接着对智能配电网柔性评价的意义进行了评述，介绍了电力系统的柔性化技术；对配电网灵活性控制多尺度柔性评价方法的原理进行了阐述，理论实践依据，设计及研发方案等多个方面进行了初步的研究。文中所提出的实践依据及实施方案为配电网规划的灵活性多尺度柔性评价方法体系建立提供了合理化建议，为多个地区供电公司改进地区配电网灵活性的具体措施提供借鉴。

参考文献

[1]余贻鑫，栾文鹏.智能电网述评[J].中国电机工程学报，2009，29（34）：1-8.

[2]朱海峰，程浩忠，张焰，等.电网灵活规划的研究进展[J].电力系统自动化，1999，23（17）：38-41.

[3]程浩忠，张焰，严正，等.电力系统规划[M].北京：中国电力出版社，2008.

[4]孙伟卿，王承民，张焰.智能化电网中的柔性评价方法与应用[J].电网与清洁能源，2011，27（5）：5-11.

作者简介：袁晓燕（1978-），女，汉族，甘肃省张掖市人，工程硕士，高级工程师，研究方向为配电网规划及电网调度运行管理，从事供电公司电网规划工作。