赵扬
国网吕梁供电公司 山西吕梁 033000
摘要：当前，因环保与能源需求、宏观政策等多方推动，新能源渗透率不断提升，电网的跨区互联使网架结构复杂化，柔性负荷、储能等可控资源持续发展，多主体发展的不确定性因素给电力系统带来多重风险。作为系统的核心环节，电网结构是否能抵御不确定因素所带来的风险，是决定系统能否维持安全可靠运行的关键。在新的发展形势下，电网规划应全面考虑经济、环保、电力市场环境、需求侧管理以及国家政策等因素，得到综合最优方案。然而，电源规划与电网规划相互割裂、电网规划因周期较长而滞后电源规划的现状，再加上区域联网使电能大规模外送等举措，使得线路传输能力严重不足，造成输电阻塞、负荷削减、弃风弃光等现象。将新能源出力模型纳入电网规划建模，可从根本上缓解此矛盾，在改善网架拓扑、降低投资成本的同时，亦能从规划设计源头促进新能源的消纳、减少其间歇性造成的不利影响.
关键词：概率潮流风险计算;电网优化;规划方法;
引言
能源危机与环境污染是21世纪人类社会面临的共同挑战。为了实现社会的可持续化发展，可再生能源的开发和利用在世界范围内得到了越来越高的关注。与火电、水电等传统发电相比，风力发电等可再生能源发电的出力受天气、地理环境等复杂因素的影响，具有显著的间歇性、多变性与不确定性特征。随着风电接入规模的不断增加，电网的运行方式更加多变，潮流分布特性更为复杂，面临的不确定性因素会显著增加，对电网的安全性带来了严峻挑战，也将对电力系统的规划造成深远影响.
1电网规划存在的问题
众所周知，电力企业电网与用户有着直接的联系，用户的用电情况又在很大程度上取决于电网供电质量，因此，若想为用电用户提供更加优质的电力，还需要相关工作人员合理规划电网结构。但值得注意的是，虽然我国目前电网规划和以往相对比来讲，已经取得了阶段性的进步，但依然有部分问题没有得到妥善解决。首先，电源点不足，供电半径过大。现阶段，随着社会经济突飞猛进的发展，也带动了城市化进程的不断加快，在此背景下，电力用户数量有了明显的增多，但随之而来的是用电负荷越来越大，之前的中低压配电方式已然无法更好的满足当下需求，再加上电网导线横截面积不符合相关标准，无论是电源点位置的设置，还是电网布局形式等方面，都与现阶段城市建设发展需求不符。其次，公共配电变压器存在较大的负荷，进而会出现电压不足的问题。近年来，随着人们生活水平的大幅度提升，对于配电变压器容量也提出了更为严格的要求，由此可见，无功补偿不足的问题越来越普遍，一旦出现此类问题，不仅为电网电压带来较大的损失，而且也会增加电网在运行阶段产生故障的概率，不利于整个电网的持续运行，当然，也会在一定程度上降低供电质量。再次，部分电网设备老旧，缺乏先进的设备技术水平支撑，无法为其正常、高效运行提供保障。以往大部分电网导线普遍为架空裸露导线，再加上缺少合理的电网线路规划，从而致使线路分支繁琐。
2概率潮流计算方法
为科学、合理评估电力系统在高随机性、不确定性特征下所面临的安全风险，区间潮流、概率潮流、模糊潮流以及盲数模型等方法被大量专家、学者研究和运用。其中，概率潮流作为一种模型简洁、精度较高的方法，在电力系统安全风险评估领域应用较广。其整体思路为运用概率理论来描述系统的稳态运行特性，可对电力系统中各种随机因素进行综合考量：以节点注入功率、负荷的概率统计特性，如期望值、标准差、概率分布函数与概率密度函数等作为输入量，代替原有确定的数值，再通过潮流计算得到节点电压、支路潮流、功率损耗等的概率统计量，可为电力系统运行分析及风险评价提供更为全面的信息。
概率潮流计算方法包括模拟法、解析法和近似法3类，其中，模拟法因计算结果准确性较高，且计算量与收敛速度不会随着系统规模与复杂度的提升而增大，应用较为广泛。对于模拟法而言，确定抽样次数与抽样方法是重点。在样本容量相等的条件下，拉丁超立方抽样的空间覆盖性优于随机抽样法，且稳健性更高，在抽样次数尚未达到较大数值（一般大于10000次）时，LHS法亦能保证输入随机变量的概率分布能够较好地被模拟。
3概率最优潮流的风险计算流程
1）输入系统相关数据：电网结构与线路参数，传统发电机组与新能源装机数目、容量及安装地点，负荷接入情况，储能容量、安装地点以及最大充放电功率、可中断负荷占比等；2）对新能源有功出力、负荷等不确定性进行概率建模；3）在给定迭代次数内，运用拉丁超立方抽样法抽取风力与光伏的出力序列、负荷序列，并根据储能调度策略得到各时刻的充、放电功率；4）进行直流潮流计算，记录计算结果，并判断线路有功功率是否越限，如出现越限则转入新能源弃电程序，计算该情景下的最小新能源弃电量。如果进行新能源弃电操作后系统越限还未解除，则转入最优切负荷程序，计算该情景下的最小切负荷量；5）统计、处理记录的计算结果。用Matlab工具箱中difittool对线路有功的概率密度分布函数进行拟合，得到合适的概率分布曲线以及相关参数；6）风险指标计算与风险评估。根据概率潮流结果计算相关指标数据。
4计及风险的电网优化规划
4.1结合环境影响进行评价
针对较为容易受到环境影响的地方，比如，乡村以及动物聚集的地方可以运用屏蔽线架空的策略进行防治，这样可以起到减小工频电场的作用，针对一些特殊的地方可适宜性提升导线的实际高度，相关部门应针对杆塔提升高度做出研究，减低高压电网发生环境风险的概率.
4.2规划项目的全寿命周期成本分析
电网规划项目的投运时限较长，如果仅考虑初期投资等静态成本大小，而忽略电网在运行过程中因安全风险、系统充裕度不足等造成的风险损失，会使规划部门对整个规划方案的经济性优劣评价有失偏颇。全寿命周期成本）是指在产品的开发设计、生产制造、营销以及使用维护阶段中已经产生或可能产生的生产费用和使用费用总和。对于电网规划而言，投资与风险在理论上是相对立的：高投资势必会使电网结构坚强程度更高、抵御风险事故的能力更强，但网架冗余度增大会给投资建设方带来一定的压力；低投资则意味着网架相对较薄弱，电网承受风险的能力有所降低，存在的风险损失费用导致运营收益减少。因此，使电网规划方案在经济投资与安全可靠性之间达到平衡，才能达到保障电力可靠供应的目标，使规划投资的效益达到最大化。对电网规划项目的全寿命周期成本进行分解，主要分为投资期成本与运行期成本。将网架面临的风险量化为风险损失费用，并与发电排污费用一并计入运行期成本中，可以使规划目标函数在考虑经济性基础上兼顾安全性与环保性。
结束语
近年来，电力系统中新能源渗透率不断提升，且随着智能电网与能源互联网研究的深入，电源、网架、负荷、储能等多环节之间的交互日益紧密，发展中的不确定性因素给系统带来多重风险，计及不确定性及其风险的电力系统规划逐渐成为研究热点。如何保障新能源的消纳、最大程度降低系统安全风险，是规划亟需解决的问题。
参考文献
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