文献[8]在现有设计标准和配电规划方法的基础上,提出了一个评估需求侧响应(DSR)提高配网安全运行能力的新方法:首先随机选择DSR方案的运行域,其次用解析法计算与各方案对应的可靠性指标,在此基础上评估DSR的容量价值,最后在满足可靠性与经济性要求之间找到一个折中的解决方案。
基于高级量测系统的智能配电网规划
在智能配电网中,所有客户服务点都会配置先进的数字仪表;这些仪表不仅可以进行双向通信,还可以进行远程连接和断开,记录波形、监控电压和电流等重要运行参数。高级量测系统(AMI)就是一个测量、收集、储存、分析用电信息的完整系统,它可以为配电网规划提供几乎所需要的一切数据,因此,利用AMI系统可以极大地提高配电网规划的科学性,从而使供电更加可靠,资产管理更加科学有效。
由于智能仪表必须安装在用户家中或数据集总点(dataaggregatorpoints,DAPs),因此合理规划DAP的位置就是采用AMI技术时的一项重要挑战。如果采用人工分析的方法,则计算成本高,实践难度大,尤其是针对高密度的居民区。文献[9]基于智能电表的信息处理数据和数据聚类技术,构建了一个DAP智能规划系统。该系统在给定电网节点和智能仪表的条件下,利用RF-Mesh(radiofrequencymeshtechnology)技术自动生成一个初始的优化规划问题,以通信路径最短(从而DAP数量最少)、信息覆盖面最广(从而量测数据最多)为目标,确定DAP的数量和位置,所有DAP和智能仪表均可实时操纵。通过对一个配置了29 000个电表和12 000个电线杆的巴西电网进行实例分析,该系统的可行性得到了验证。
配电网络与通信网络协同仿真的技术
在智能配电网规划中,信息通信技术(ICT)的作用越来越重要;通信网络如果遭到破坏,会严重影响电力系统的可靠性和安全性。对现有配电网络和通信网络进行协同互动仿真,是研究智能配电网规划的合理途径。
对ICT的研究是个较为前沿的课题。文献[10]提出了一种应用于智能配电网规划的ICT模型,如图3所示。此模型主要分为两部分:基于场景的预选和基础设施规划。首先,不考虑网络和基础设施的具体情况进行预选,生成ICT技术方案通用集合和高层协议;其次,针对具体的能源网进行基础设施规划,确定若干ICT技术方案;这两部分均依赖于由规划人员提供的外部数据,例如所定义的用例和对ICT的各种需求。最后,对两部分的输出进行成本效益分析,针对给定的外部数据确定合适的ICT技术方案。正如文献[10]所指出的,对ICT进行合理规划可以避免使用扩建电网的传统手段,延缓电网的一次投资。
图3配电网规划中的ICT模型
智能配电网规划的投资策略案例
在智能配电网的投资策略方面,CIRED2015-S5中展示了3个案例。其中文献[11]提出了一种策略投资模型(strategicinvestmentmodel,SIM),将其应用于英国电网的“灵活即插即用低碳网络(flexibleplugandplaylowcarbonnetworks,FPP)”项目中,确定配电网最优投资组合方案。研究案例是FPP试验区域中的33kV配电系统,涉及的智能技术包括动态线路定容、正交增压器、静态无功补偿器、新型保护系统、智能发电机控制、主动网络管理和智能商业模式等。SIM将长期网络规划问题转化为一个混合非线性整数优化问题,其目标是在满足潮流平衡、线路热极限、电压极限、设备运行极限等约束条件下,使智能电网技术投资、传统网络设备投资以及在研究期内的运行成本总和最小。与传统方式不同,SIM考虑的运行条件比较全面,涉及各种DG输出和负荷组合,因此能够更准确地预测受网络约束影响的运行成本,从而能更准确地确定投资方案。算例分析结果表明SIM能够:①确定实现智能电网技术的最优投资组合方案和地点;②同时考虑采用智能技术和进行传统网络扩建,评估不同配网规划策略的长期成本效益;③给出最优运行策略和投资策略。
目前,法国配电公司(ERDF)正在研究如何利用发电侧和需求侧的灵活性来缓解电压、线路传输容量的限制,从而避免/延缓电网扩建的问题,文献[13]就此给出了一个通用框架(如图4所示),对常规的电网扩建方法和利用电网灵活性的方法进行技术、经济比较,选择成本效益最高的作为最终方案。发电、用电资源的灵活性是从容量、持续时间和频率等几方面来定义的,而这不仅需要负荷持续时间曲线,还需要随机时序负荷曲线,其预测方法也是ERDF目前正致力于研究的一个领域。在进行技术、经济比较时,主要是比较采用某方案所需要的成本和该方案能够减少电量不足期望值(ExpectedEnergyNotSupplied,EENS)所带来的收益,如果前者小于后者,则该方案是具有成本效益的。另外,文献[13]认为,虽然在有些情况下利用电网灵活性可能很难达到电网扩建后高可靠、高质量的供电,但是如果能够获得较好的成本效益,利用电网灵活性来推迟电网扩建也是合理的。
图4利用电网灵活性延缓投资的分件方法