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摘要：近年来，随着我国的综合实力的不断增强，电力工程的发展也突飞猛进。配电系统作为未来电网的重要组成部分，正在不断完善，并逐步发展成为主动配电网。配电系统中的分布式发电系统、本地存储系统和响应负载严重影响了电网规划和调度过程。
关键词：主动配电网;分布式储能;优化配置方法研究
引言
根据风光自然特点搭建DG数学模型，建立DG稳态运行的出力场景。从储能规划建设投资视角，以最大化新增储能年均收益为目标函数，考虑配电网潮流、DG、储能三方约束条件，建立储能优化配置模型并用遗传算法进行求解，遗传算法内部使用前推回代法进行潮流计算。对含多分布式电源的40节点配电网系统进行测试计算，验证了本文所设计方法的准确性，并分析了分布式电源额定功率变化及电压等因素对储能配置的影响，为系统规划和建设提供了新的思路。
1主动配电网的概念及特征
1.1主动配电网的概念
在“主动配电网的运行与发展”这个研究报告中指出，主动配电网就是通过使用灵活的网络技术拓扑来进行管理潮流，以达到对局部范围内分布式能源进行主动控制和管理的实际配电系统。在分布式能源的界定上，主要有分布式发电、电储能和可控负荷等。但在实际的发展过程中，由于缺乏核心运算工具，除了少数国家以外，大部分国家都没有把ADS规划进配电网和作为运行的必要内容，而且在主动管理和控制方面，现在仍然处于最初级的实用阶段。
1.2主动配电网的特征
在分布式新型能源进行大规模的接入配电网后，主要是以新能源、主动配电网、用电负荷这三个方面为主的结构特征的新配电技术。同传统配电的不同之处在于，新技术能够自主地对分布式方面的性能上进行预测与分析，并对可控的一些分布式资源实行管理与控制，以减少或清除能源的不确定性给电网带来的问題。在实际使用方面具有三个特征：一是分布式资源的可控性;二是在可控能力上较为突出和完善;三是能够通过控制中心进行协调化管理;四是在网络拓扑的结构方面可进行灵活调节。主动配电网具有可控性和可观性，以充分体现这方面的主动性。在可观性方面的主要体现是可以做到监测主网以及配电网与用户方面的负荷同分布式电源的主要运行状态，在这种情况下来预测其发展状态，并合理提出相应的优化控制方法;在可控性方面的主要体现是在分布式电源、负荷以及储能等的控制灵活性方面，当制定出优化协调方面的策略后，就可以利用控制中心来进行执行。在主动性方面的主要体现是在预判能力上能够及时判断不安全问题，并根据实际制定出相对应的策略，然后利用控制中心来进行执行，而不像在传统式的配电网情况下，只能在隐患问题演变成故障后才采取解决措施。
2主动配电网分布式储能优化配置
2.1本地控制器设计
在不影响终端用户设备寿命的前提下，本地控制器既可以处理GECN信号，又可以改变可控资源的状态。因此，设计本地控制器的前提是在初始状态下能够识别信号的数据类型和满足约束条件。例如，TCLs是一个受温度影响的数字控制器，在“1”的状态下且达到固定功率因数时，吸收有功功率，同时，GECN会切换“1”、“0”状态控制有功功率的注入。在操作时应注意温度不宜过高，否则将影响TCLs控制器的寿命。由于SCs和ESSs控制器都是工作在线性放大区的模拟控制器，因此它们的工作方式与TCLs控制器完全不同，它们可以在由与电网连接的AC/DC转换器线性工作区的范围内提供有功和无功功率。因此，本地控制器接收的Pg和Qg，满足直流电源以及充电/放电基准电流源的要求。为了实现这一点，首先进行信号转换，使信号满足转换器交流侧有功功率和无功功率设定点的要求，同时满足转换器PQ曲线上的约束条件。然后，在考虑内部直流电压限制的情况下，从假设的操作点开始计算实际的交流设定点，以避免电力电子装置可能出现的继电器跳闸情况。
2.2潮流计算
分布式电源接入配电网，给配电网的功率损耗、电压分布和潮流计算带来了巨大的影响。当分布式电源接入配电网后，潮流的流向也会发生变化，不仅仅是从变电站母线流向负荷的单一方向，也可能会出现回流现象，其电压变化更加复杂，因此有必要对网络中的潮流分布进行进一步分析。这里将风力发电机和光伏电池等效为PV节点处理;蓄电池等效为PV节点;负荷等效为PQ节点。采用改进的前推回代潮流计算方法，通过无功修正，有分布式电源接入的PV节点转化为PQ节点进行计算。其计算方法如下：1）形成PV型分布式电源节点的节点电抗矩阵，并给定无功初始值，将其转化为PQ型节点进行计算。2）从线路末端开始前推计算系统各个支路的损耗和传输功率，直至前推到始端电源节点。3）从始端电源节点开始，通过已知首段电压和前推得到的功率，回代计算支路电压降和支路末端电压，直至回代到网络线路最末端。4）判断收敛情况。对于PQ型节点，连续两次迭代的电压幅值之差小于或等于给定收敛精度即达到收敛。对于PV型节点，本次迭代电压幅值与该PV节点原给定电压幅值之差小于或等于预设精度即为收敛。若收敛，继续下一步;否则，则转至步骤2）。
2.3可靠性评估步骤
1）给定初始网络结构、分布式电源安装位置及装机容量、负荷需求量以及线路与分布式电源的故障率、修复率。2）逐个按时刻进行蒙特卡洛仿真，得到每个时刻的网络结构。3）对每个时刻的网络进行分析，判断网络断裂成的网络个数，并根据网络类型对网络进行潮流分析。若潮流不平衡，则需根据潮流不平衡调整策略进行调整。4）根据潮流计算的结果统计计算可靠性指标。5）基于TOPSIS法和本征向量法计算可靠性综合评估值，再根据综合评估值来评价系统的可靠性高低。
2.4储能在配电网及用户侧的作用
目前储能系统用于配电网侧或用户端的主要应用方式是分布式电源和储能的联合运行，或是更高级应用的微网形式。通过分布式电源、储能和用户的协调控制来实现三者的优化运行，能够提高用户用电电能质量，保障大电网短时故障下的可靠供电。分布式储能具有很强的灵活性，能够在应对各类突发事件时作为应急电源，实现按需调配，并且满足危急时刻局部重要地区的用电需求。储能是分布式发电及微网的关键支撑技术，在包含可再生能源技术的分布式发电及微网中发挥着重要作用，其作用主要体现在稳定系统输出、备用电源、提高调度灵活性等三个方面。
2.5储能在发电侧的作用
对于传统火电机组，储能应用于发电侧，可以提高机组效率、辅助动态运行、取代或延缓新建机组。一方面，根据日前发电曲线和调度中心的实时指令来对储能系统进行充放电，可以调节发电机组的总输出，使发电机组可以在接近额定功率的条件下运行，增强了发电厂整体的调峰能力;另一方面，发电机组在用电低谷时段对储能系统进行充电，可以在用电高峰时段满足高效、快速地向负荷放电的同时还可保证电网的稳定运行。
结语
应用改进的前退回代潮流计算方法计算网络潮流，并对潮流不平衡进行调整，最终计算系统的综合可靠性指标。随着主动配电网技术的逐步发展，配电网结构将更加复杂，用户侧作为独立的利益主体将更多地参与到配网中来，考虑源—网—荷三方互动的主动配电网可靠性评估是未来重要的研究方向。
参考文献
[1]冯博.考虑储能配合的主动配电网分布式电源规划[D].吉林：东北电力大学，2018.
[2]严艺芬，吴文宣，张逸.主动配电网规划关键问题研究[J].电气技术，2016，17（11）：1-5，20.
[3]耿博，孙英英，黄媚，等.考虑分布式电源与需求侧的主动配电网多级协调调度方法[J].电气技术，2017，18（7）：21-27.
[4]耿博，孙英英，黄媚，等.考虑分布式电源与需求侧的主动配电网多级协调调度方法[J].电气技术，2017，18（7）：21-27.
[5]陆剑.主动配电网储能系统优化研究[D].青岛：青岛大学，2018.
关键词：主动配电网;分布式储能;优化配置方法研究
引言
根据风光自然特点搭建DG数学模型，建立DG稳态运行的出力场景。从储能规划建设投资视角，以最大化新增储能年均收益为目标函数，考虑配电网潮流、DG、储能三方约束条件，建立储能优化配置模型并用遗传算法进行求解，遗传算法内部使用前推回代法进行潮流计算。对含多分布式电源的40节点配电网系统进行测试计算，验证了本文所设计方法的准确性，并分析了分布式电源额定功率变化及电压等因素对储能配置的影响，为系统规划和建设提供了新的思路。
1主动配电网的概念及特征
1.1主动配电网的概念
在“主动配电网的运行与发展”这个研究报告中指出，主动配电网就是通过使用灵活的网络技术拓扑来进行管理潮流，以达到对局部范围内分布式能源进行主动控制和管理的实际配电系统。在分布式能源的界定上，主要有分布式发电、电储能和可控负荷等。但在实际的发展过程中，由于缺乏核心运算工具，除了少数国家以外，大部分国家都没有把ADS规划进配电网和作为运行的必要内容，而且在主动管理和控制方面，现在仍然处于最初级的实用阶段。
1.2主动配电网的特征
在分布式新型能源进行大规模的接入配电网后，主要是以新能源、主动配电网、用电负荷这三个方面为主的结构特征的新配电技术。同传统配电的不同之处在于，新技术能够自主地对分布式方面的性能上进行预测与分析，并对可控的一些分布式资源实行管理与控制，以减少或清除能源的不确定性给电网带来的问題。在实际使用方面具有三个特征：一是分布式资源的可控性;二是在可控能力上较为突出和完善;三是能够通过控制中心进行协调化管理;四是在网络拓扑的结构方面可进行灵活调节。主动配电网具有可控性和可观性，以充分体现这方面的主动性。在可观性方面的主要体现是可以做到监测主网以及配电网与用户方面的负荷同分布式电源的主要运行状态，在这种情况下来预测其发展状态，并合理提出相应的优化控制方法;在可控性方面的主要体现是在分布式电源、负荷以及储能等的控制灵活性方面，当制定出优化协调方面的策略后，就可以利用控制中心来进行执行。在主动性方面的主要体现是在预判能力上能够及时判断不安全问题，并根据实际制定出相对应的策略，然后利用控制中心来进行执行，而不像在传统式的配电网情况下，只能在隐患问题演变成故障后才采取解决措施。
2主动配电网分布式储能优化配置
2.1本地控制器设计
在不影响终端用户设备寿命的前提下，本地控制器既可以处理GECN信号，又可以改变可控资源的状态。因此，设计本地控制器的前提是在初始状态下能够识别信号的数据类型和满足约束条件。例如，TCLs是一个受温度影响的数字控制器，在“1”的状态下且达到固定功率因数时，吸收有功功率，同时，GECN会切换“1”、“0”状态控制有功功率的注入。在操作时应注意温度不宜过高，否则将影响TCLs控制器的寿命。由于SCs和ESSs控制器都是工作在线性放大区的模拟控制器，因此它们的工作方式与TCLs控制器完全不同，它们可以在由与电网连接的AC/DC转换器线性工作区的范围内提供有功和无功功率。因此，本地控制器接收的Pg和Qg，满足直流电源以及充电/放电基准电流源的要求。为了实现这一点，首先进行信号转换，使信号满足转换器交流侧有功功率和无功功率设定点的要求，同时满足转换器PQ曲线上的约束条件。然后，在考虑内部直流电压限制的情况下，从假设的操作点开始计算实际的交流设定点，以避免电力电子装置可能出现的继电器跳闸情况。
2.2潮流计算
分布式电源接入配电网，给配电网的功率损耗、电压分布和潮流计算带来了巨大的影响。当分布式电源接入配电网后，潮流的流向也会发生变化，不仅仅是从变电站母线流向负荷的单一方向，也可能会出现回流现象，其电压变化更加复杂，因此有必要对网络中的潮流分布进行进一步分析。这里将风力发电机和光伏电池等效为PV节点处理;蓄电池等效为PV节点;负荷等效为PQ节点。采用改进的前推回代潮流计算方法，通过无功修正，有分布式电源接入的PV节点转化为PQ节点进行计算。其计算方法如下：1）形成PV型分布式电源节点的节点电抗矩阵，并给定无功初始值，将其转化为PQ型节点进行计算。2）从线路末端开始前推计算系统各个支路的损耗和传输功率，直至前推到始端电源节点。3）从始端电源节点开始，通过已知首段电压和前推得到的功率，回代计算支路电压降和支路末端电压，直至回代到网络线路最末端。4）判断收敛情况。对于PQ型节点，连续两次迭代的电压幅值之差小于或等于给定收敛精度即达到收敛。对于PV型节点，本次迭代电压幅值与该PV节点原给定电压幅值之差小于或等于预设精度即为收敛。若收敛，继续下一步;否则，则转至步骤2）。
2.3可靠性评估步骤
1）给定初始网络结构、分布式电源安装位置及装机容量、负荷需求量以及线路与分布式电源的故障率、修复率。2）逐个按时刻进行蒙特卡洛仿真，得到每个时刻的网络结构。3）对每个时刻的网络进行分析，判断网络断裂成的网络个数，并根据网络类型对网络进行潮流分析。若潮流不平衡，则需根据潮流不平衡调整策略进行调整。4）根据潮流计算的结果统计计算可靠性指标。5）基于TOPSIS法和本征向量法计算可靠性综合评估值，再根据综合评估值来评价系统的可靠性高低。
2.4储能在配电网及用户侧的作用
目前储能系统用于配电网侧或用户端的主要应用方式是分布式电源和储能的联合运行，或是更高级应用的微网形式。通过分布式电源、储能和用户的协调控制来实现三者的优化运行，能够提高用户用电电能质量，保障大电网短时故障下的可靠供电。分布式储能具有很强的灵活性，能够在应对各类突发事件时作为应急电源，实现按需调配，并且满足危急时刻局部重要地区的用电需求。储能是分布式发电及微网的关键支撑技术，在包含可再生能源技术的分布式发电及微网中发挥着重要作用，其作用主要体现在稳定系统输出、备用电源、提高调度灵活性等三个方面。
2.5储能在发电侧的作用
对于传统火电机组，储能应用于发电侧，可以提高机组效率、辅助动态运行、取代或延缓新建机组。一方面，根据日前发电曲线和调度中心的实时指令来对储能系统进行充放电，可以调节发电机组的总输出，使发电机组可以在接近额定功率的条件下运行，增强了发电厂整体的调峰能力;另一方面，发电机组在用电低谷时段对储能系统进行充电，可以在用电高峰时段满足高效、快速地向负荷放电的同时还可保证电网的稳定运行。
结语
应用改进的前退回代潮流计算方法计算网络潮流，并对潮流不平衡进行调整，最终计算系统的综合可靠性指标。随着主动配电网技术的逐步发展，配电网结构将更加复杂，用户侧作为独立的利益主体将更多地参与到配网中来，考虑源—网—荷三方互动的主动配电网可靠性评估是未来重要的研究方向。
参考文献
[1]冯博.考虑储能配合的主动配电网分布式电源规划[D].吉林：东北电力大学，2018.
[2]严艺芬，吴文宣，张逸.主动配电网规划关键问题研究[J].电气技术，2016，17（11）：1-5，20.
[3]耿博，孙英英，黄媚，等.考虑分布式电源与需求侧的主动配电网多级协调调度方法[J].电气技术，2017，18（7）：21-27.
[4]耿博，孙英英，黄媚，等.考虑分布式电源与需求侧的主动配电网多级协调调度方法[J].电气技术，2017，18（7）：21-27.
[5]陆剑.主动配电网储能系统优化研究[D].青岛：青岛大学，2018.