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摘要：随着分布式发电、电动汽车、智能电表和新一代无线通信等的发展，以及通过电价机制实现需求侧管理，配电系统的状况逐步发生变化，智能配电系统应运而生。作为未来智能电网的重要组成部分，智能配电系统可以充分利用自身的灵活性对资源进行优化配置，也有能力参与上层输电系统的优化调度或市场化运行。在过去的10多年间，国内外不少学者对未来配电系统的组成、体系架构、规划方法、运行策略等进行了比较广泛的研究，逐步建立了智能配电系统的概念。
关键词：智能配电；系统规划；关键问题；研究展望
1SDS规划关键问题
传统配电规划多为基于成本效益和可靠性的多阶段规划，而选址定容模型与备选方案的建立一般采用容载比法。SDS涉及多类能源高效利用、多种负荷广泛接入和多个网络协调运行，其规划是一个多类型、多目标、多边界的综合协调规划。DG、新型负荷和配电网灵活控制是SDS规划的新挑战。
1.1电源规划与负荷预测
1.1.1DG规划
DG和储能系统规划多通过成本最小和接入容量最大确定选址定容方案，而近年来以SDS运行为目标的规划模型被广泛关注。文献重点研究了提升供电可靠性的DG优化配置问题。文献以DG接入配电系统的网损最小和电压水平稳定性保持最优为目标，按DG类型建立规划模型。文献着重考虑不确定性建立DG选址定容模型，以运营商总成本最小为目标。国内储能系统建设相对DG滞后且建设集中，文献研究了分布式储能系统的选址定容模型，实现投资维护费用和系统运行年费用最小。目前，储能系统推广的最大障碍仍是成本收益问题，配电系统消纳能力则是DG发展的制约因素。未来DG与储能的研究，应在减少传统发、输电侧投资费用和系统运行成本方面进行挖掘，考虑供电可靠性和系统运行特性方面的价值研究优化配置方法。
1.1.2综合能源规划
多类可再生能源的大规模消纳是SDS的重要特征。能源多样化导致电源结构发生变化，而电源结构反制约着DG的消纳能力。综合能源规划和多类型电源协调规划是未来电源规划的方向。文献研究了广义电源的优化配置问题，以有功网损灵敏度、电容器组投资效益等为目标，考虑电容器组的综合规划建立双层模型。其相比以投资收益最大和切除量最小分别为上、下层目标的双层规划模型更具适用性，但采用解析方法的DG选址定容上层规划难以适应大规模DG。建立了风力-火电联合发电的扩建模型，提出考虑成本和可靠性的联合电源规划方法。讨论了大规模风电消纳背景下的电源规划，以充裕度和可靠性为基础，以成本效益为目标，求解规划方案并分析最优电源结构。然而，DG与输电网及其接入电源的融合规划、全面电源综合规划、多类型电源与多类型用能负荷的联合规划尚未展开，笔者认为未来应作为关注重点。
1.1.3负荷预测
SDS中用能负荷可控度和不确定性增加，系统对电动汽车和可中断负荷的接纳控制能力影响配电系统规划。用户的行驶规律是电动汽车充电需求的主要影响因素，电动汽车类型和充电功率也是密切影响电动汽车负荷需求的条件。考虑用户行驶时空分布特性的电动汽车负荷预测方法是未来电动汽车负荷预测的主要思路。对微网中的潜在可控负荷进行建模并探讨其优化策略，但其在微网中的应用效果难以推广到SDS。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆笔者在此提及，建立智能配电的适应性负荷分类方法及各类负荷的特性模型、建立需求响应对负荷的影响模型、考虑电动汽车负荷特性及其对规划的影响等均是未来SDS负荷预测的重点。
1.2SDS综合规划
1.2.1新型网架规划
电源模型和负荷预测的不确定性与灵活网架结构必然导致网架规划更加复杂，但变电站的选址定容和线路规划依旧是规划重点问题。由于DG和新型负荷的影响，SDS的变电站直供负荷和负荷密度可能发生不确定性变化，区域变电所需总容量波动较大，但考虑DG可信出力而导致变电总容量需求量有所减少。在SDS中多电源与负荷共存状态下，网架规划考虑网络重构等运行模式而变得异常复杂。备选方案比选法也应从技术性、经济性和适应性等诸多方面进行比较。由于变电站直供负荷降低，未来出线回数也将呈现下降趋势，而线路走廊的规划将成为复杂SDS建设的制约因素，因此规划工作宜在“适度超前”原则下进一步提前筹划。SDS中DG、可控负荷和灵活控制模式是网架规划的新特点。DG消纳最大和接入容量最小的网架规划方法适应智能配电的新能源特点，以接纳DG容量最大和单位用电量综合经济代价最小为目标建立双层网架规划模型，考虑DG和负荷双重因素。以社会总成本最小建立电动汽车充电站的最优规划模型是计及电动汽车的配电系统规划的基础，考虑充电站成本建立配电系统规划目标，研究充电站布局优化下的配电系统规划。研究表明，网架规划中建立综合考虑DG出力不确定性、储能和新型负荷的规划方法更适用于SDS。
1.2.2SDS综合规划
SDS规划方法愈加表现为“源-网-荷”相互影响、高度融合的综合规划，即考虑多类DG、可控负荷和灵活管控等扩展因素的电源规划与网架规划相互协调的综合规划。提出一种配电系统综合动态规划方法，集成投资运行成本、上级电网获取的电能、可靠性成本、系统网损成本等各方面因素的多目标综合规划，通过场景模拟分析DG引起的不确定性并动态求解规划方案。综合各成本要素进行多目标建模，考虑了DG、负荷和网络重构的不确定性。则考虑管理调度的DG切除，涉及峰谷负荷、N-1约束、功率平衡、节点电压和支路容量越限等诸多方面的运行约束。进一步将储能和需求响应进行建模，提出一种综合考虑DG、储能、需求侧的建模思想。在归纳相关研究的基础上，笔者认为，未来SDS规划的研究应该适应系统规划特点，在以下方面全面展开。a.系统化建立“源-网-荷”资源综合协调的规划思路，着重研究考虑新型负荷与DG的配电系统综合规划。b.DG、储能、电动汽车、可控负荷的接入和需求侧互动，导致负荷预测和电源出力不确定性增强，不确定性建模直接影响规划效果。研究SDS中不确定性要素、指标及建模方法是重要关注点。c.SDS规划模型除涉及传统经济性、安全性、可靠性等目标外，还需考虑提升能源利用效率、社会效益和系统功能适应性的目标。未来对多维度规划目标及全面考虑运行适应性边界条件的建模方法研究还需在探索基础上继续深入，对成本与效益重新界定，考虑多维效益且灵活调控，建立多样性和动态性的规划模型。d.SDS运行方式灵活多变，规划运行强耦合，考虑运行过程的配电系统规划思路已被广泛关注，但规划模型、方法和实施方式等具体问题的研究还应作为重中之重深入研究。同时，对信息系统的依赖性要求信息规划也需同步跟进。
2结语
信息系统的快速发展使得未来配电系统有能力接纳大量的分布式电源和灵活负荷，同时提高配电系统运行的安全性和经济性。配电系统的结构变革同时对配电系统的规划、运行、控制、优化、管理等各个方面提出了新的要求。本文主要分析了智能配电系统的主要构成元素，并对现有的相关研究成果和需要进一步研究的主要问题进行了探讨。由于智能配电系统现在还没有一个广泛认可的模式和标准，因此在进行智能配电系统各个方面理论研究的同时，还需要建立试点工程，以获取充分的数据进而开拓和发展智能配电系统的研究，设计更合理的系统规划、运行、控制和管理架构。
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论文作者:岳超群
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：负荷论文; 系统论文; 电源论文; 模型论文; 网架论文; 智能论文; 不确定性论文; 《电力设备》2017年第25期论文;