【专栏推荐】智能配电网的规划理论与实践专栏

编者按：配电网在未来电力系统中具有重要地位，信息化、自动化和电力电子化将带来配电网自身的升级换代；分布式能源、微电网、电动汽车等各种新元件接入也在配电网，新一代配电网将成为未来城市能量消费与供给接入互联的主要基础设施。配电网的科学规划不但涉及巨量的建设改造资金使用效果，还关系到配电网的发展未来。在此背景下，关注配电网规划理论和实践显得尤为重要。为展示国内外在智能配电网的规划理论与实践的最新进展和发展趋势，共享学术和技术成果，《中国电力》编辑部特邀天津大学肖峻教授担任特约主编，主持“智能配电网的规划理论与实践”专栏。专栏于2020年4期刊出，共计7篇文章。本期公众号将专栏文章进行汇编，以飨读者！

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01

作者：张伊, 陈启鑫, 夏清, 施磊, 喻乐, 谢旭, 张晶

单位：清华大学 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室；国家电网公司华北分部

摘要：考虑主动配电网拓扑结构灵活和潮流方式多变的特点，传统的电网成本分摊方法已不再适用。为此，提出一种基于广义负荷分布因子法（GLDF）的主动配电网成本分摊方法，通过计算节点与拓扑的分布因子，可动态适应主动配电网多变的运行方式，通过网损修正和全负荷水平使用程度，分析完善分布因子法的直流潮流模型内核。该方法不仅对主动配电网具有良好的适应性，还能够客观衡量不同负荷节点在不同运行方式下对于线路的使用程度，有利于引导市场用户调整自身用电行为。通过算例分析验证了该方法的可行性与合理性。

作者：姜臻, 于力, 黄彦璐, 叶琳浩, 郑爽, 耿光飞, 唐巍

单位：南方电网科学研究院有限责任公司；中国南方电网有限责任公司；中国农业大学 信息与电气工程学院

摘要：为了给配电网中的分布式电源（distributed generation, DG）等要素实现“即插即用”提供理论依据，从宏观角度出发，建立考虑要素的“即插即用”的智能配电网一、二次协同体系。以DG为例，综合考虑负荷与DG功率变化、电压、线路容量、潮流倒送及DG功率因数等约束，提出一种计算分布式电源“即插即用”临界条件的数学模型，在考虑负荷及DG功率波动性的基础上提出一种临界条件执行策略。进一步通过理论分析，将临界条件模型中的约束条件进行等效化简，得到了一种求解DG“即插即用”临界条件的快速估算方法。以IEEE 33节点算例为例，对所提出的计算方法及简化算法进行对比分析，结果表明，所提的简化算法是可行的，能够实现对DG“即插即用”临界条件的快速估算。

作者：何英静, 沈舒仪, 何东, 张靖瑞, 李帆, 朱克平, 王松岩

单位：国网浙江省电力有限公司经济技术研究院；国网浙江省电力有限公司信息通信分公司；哈尔滨工业大学 电气工程系

摘要：智能软开关（soft normally open point, SNOP）在配电网潮流控制方面具有强大能力，但是SNOP极高的投资成本限制了其在配电网的应用。提出一种综合考虑SNOP网损收益及投资成本的最优规划方法。首先，基于SNOP寿命周期，按时间序列合理构建电网运行场景，根据SNOP及系统运行状态约束，分析不同容量条件下SNOP的降损收益；其次，根据模块化多电平换流器拓扑结构对SNOP成本进行详细分析，对SNOP容量与成本关系进行线性拟合；最后，充分考虑日常运营中降网损收益与SNOP投资运行成本，给出SNOP最优安装位置与容量配置的规划方案。仿真算例表明，受SNOP高投资运行成本限制，在大多数仿真条件下配电网仅安装一个SNOP为可行规划方案，可为主动配电网规划提供参考。

作者：孔祥玉, 尧静涛, 崔凯, 孙方圆, 杨金刚

单位：智能电网教育部重点实验室（天津大学）；国网经济技术研究院有限公司；国网冀北电力有限公司经济技术研究院

摘要：分布式电源（distributed generation, DG）作为可再生能源的重要发电方式，在配电网中的应用越来越广泛。针对配电网投资结构与投资效益方面存在较大的不确定性问题，提出一种考虑分布式电源的区域配电网投资决策方法。首先，在分布式电源对配电网的影响分析的基础上，给出配电网投资效益的关联关系解析方法，并引入配电网建设改造措施、受影响运行参数、投资效益指标等中间变量，将投资与效益进行关联。然后，以配电网综合效益最优为目标，提出配电网规划投资决策方法，并给出主要流程和关键步骤。最后，以中国北方某省所属不同供电区域为例进行分析，验证所提方法的有效性。

05

作者：练依情, 袁智勇, 雷金勇, 马溪原, 陶思钰

单位：南方电网科学研究院有限责任公司；东南大学 电气工程学院

摘要：为了探究分散式风电场在不同场景下接入配电网所带来的影响，建立了考虑分散式风电接入的配电网的仿真模型，并进行对比分析。首先，在建立配电网线路基础模型的基础上，分别分析了分散式风电接入对配电网节点电压、潮流分布和网损影响的机理。然后，结合南方电网某配电网案例，研究了在不同场景下，分散式风电以不同的渗透率接入对配电网的影响规律。最后，在实验结果的基础上，分析总结了分散式风电接入对配电网影响的规律。得出了分散式风电场在配电网中不同接入位置、接入容量、接入形式下，配电网中电压和网损分布的一般规律。分散式风电场接在配电网馈线的首端、中端、末端，接入单个或多个风电场，均会对电压和网损分布造成不同的影响。因此，在实际工程中，需要合理设置接入分散式风电场的容量和位置。

06

作者：吴英俊, 范婷婷, 徐昊, 倪明

单位：河海大学 能源与电气学院；南京邮电大学 电气工程系；南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司）

摘要：电力与通信深度融合是配电网发展的趋势，而天气又是影响配电网可靠性最主要的要素之一，研究评估考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性很有必要。首先，选取对电力元件故障和通信元件故障影响最大的天气要素，并对天气要素进行区间划分，构建适合分析电力元件故障和通信元件故障的天气状态模型；其次，结合配电网历史故障数据和历史天气数据，构建以天气状态为变量的电力元件故障概率模型和通信元件故障概率模型；接着，针对通信元件故障使得监视和控制失效而造成的后果评估，给出配电网失负荷量化分析方法；然后，综合考虑电力元件和通信元件故障，提出基于蒙特卡洛方法的配电网信息物理系统可靠性评方法；最后，在改进的IEEE 33节点测试系统进行仿真测试，验证了所提算法的可行性和有效性。

07

作者：安然, 吴俊勇, 石琛, 朱孝文, 邵美阳, 黄杏, 蔡蓉

单位：北京交通大学 电气学院；ABB中国研究院

摘要：配电网的无功优化是保证配电网供电可靠、经济运行的一项重要工作。将大数据理论引入配电网无功优化，提出一种基于随机矩阵的无功优化方法，它不依赖于配电网的模型和参数，直接利用配电网在运行过程中产生的运行大数据以及当地的环境数据构造7种高维随机矩阵，提取57种特征指标，再应用主成分分析法对这些特征指标进行降维处理，然后匹配历史数据库中已有的场景，快速找到特征指标与当前系统最相近的场景，直接采用匹配场景的控制策略作为当前系统的无功优化控制策略，以减小有功网损和节点电压偏移。最后，在改造的IEEE-37节点配电网仿真模型上进行算例验证，其中增加了光伏/风电等分布式发电和电动汽车充电站等随机负荷模型。结果表明，方法可有效地对配电网进行无功优化，摆脱了配电网模型的限制，可快速做出控制决策。

引文信息

张伊, 陈启鑫, 夏清, 等. 基于分布因子法的主动配电网成本分摊方法[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 13-21.

ZHANG Yi, CHEN Qixin, XIA Qing, et al. Active distribution network cost allocation method based on distribution factor method[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 13-21.

姜臻, 于力, 黄彦璐, 等. 考虑分布式电源“即插即用”的配电网临界条件计算方法[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 22-31.

JIANG Zhen, YU Li, HUANG Yanlu, et al. Calculation method for critical conditions of distribution network considering distributed generation “plug and play”[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 22-31.

何英静, 沈舒仪, 何东, 等. 兼顾网损优化效益与投资成本的SNOP容量规划方法[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 32-40.

HE Yingjing, SHEN Shuyi, HE Dong, et al. A snop capacity planning method considering network-loss optimization benefit and investment cost[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 32-40.

孔祥玉, 尧静涛, 崔凯, 等. 考虑分布式电源接入的区域配电网规划投资决策方法[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 41-48.

KONG Xiangyu, YAO Jingtao, CUI Kai, et al. Investment decision-making method for regional distribution network planning considering distributed generations[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 41-48.

练依情, 袁智勇, 雷金勇, 等. 分散式风电接入在不同场景下对配电网的影响[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 49-58.

LIAN Yiqing, YUAN Zhiyong, LEI Jinyong, et al. Impact of dispersed wind farm integration on distributed network in different scenarios[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 49-58.

吴英俊, 范婷婷, 徐昊, 等. 考虑天气影响的配电信息物理系统可靠性评估[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 59-68.

WU Yingjun, FAN Tingting, XU Hao, et al. Reliability evaluation of cyber-physical distribution network considering the impact of weather conditions[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 59-68.

安然, 吴俊勇, 石琛, 等. 基于随机矩阵和历史场景匹配的配电网无功优化[J]. 中国电力, 2020, 53(4): 69-78.

AN Ran, WU Junyong, SHI Chen, et al. Reactive power optimization of distribution network based on random matrix and historical scenario matching[J]. Electric Power, 2020, 53(4): 69-78.

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编辑：杨彪

审核：方彤

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