近年來(lái)，為應(yīng)對(duì)氣候變化、解決能源危機(jī)和促進(jìn)節(jié)能減排，大力發(fā)展風(fēng)電發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源已成為國(guó)內(nèi)外的共識(shí)。根據(jù)《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》和《可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，國(guó)家將繼續(xù)大力發(fā)展風(fēng)電發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電，通過(guò)多種措施實(shí)現(xiàn)可再生能源的分布式開發(fā)和就地消納。

隨著可再生能源大規(guī)模以分布式發(fā)電的方式接入配電網(wǎng)，在某些局部配電網(wǎng)的部分時(shí)段，甚至出現(xiàn)了可再生分布式電源（Renewable Distributed Generation, RDG）滲透率超過(guò)100%的狀況，而一些接在配電網(wǎng)末端的分布式電源會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，影響配電網(wǎng)對(duì)可再生能源的消納能力。

為了解決大規(guī)模RDG接入配電網(wǎng)帶來(lái)的問(wèn)題，“主動(dòng)配電網(wǎng)”的概念應(yīng)運(yùn)而生。

已有部分研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者從經(jīng)濟(jì)性、安全性等不同角度研究了主動(dòng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行機(jī)制：有學(xué)者從多時(shí)間尺度角度研究主動(dòng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行策略；有學(xué)者提出配電網(wǎng)越限風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，將越限風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)融入配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，兼顧了配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。在提高配電網(wǎng)RDG消納能力方面，有學(xué)者通過(guò)協(xié)調(diào)調(diào)度配電網(wǎng)中的各種調(diào)度資源實(shí)現(xiàn)能量?jī)?yōu)化調(diào)度。

中國(guó)配電網(wǎng)正朝著智能化的方向發(fā)展，《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》（2015—2020年）明確將全面加快現(xiàn)代配電網(wǎng)建設(shè)改造，以滿足新能源、分布式電源的發(fā)展和接入需求。其中，智能化遠(yuǎn)程控制開關(guān)（Remote Control Switch, RCS）的應(yīng)用為DNR的實(shí)施提供了條件。

作為一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潇`活可變的調(diào)度資源，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)可以有效提升配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平和RDG的消納率。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的關(guān)注日益增多，考慮動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的主動(dòng)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行首先需要關(guān)注配電網(wǎng)的優(yōu)化模型。由于配電網(wǎng)網(wǎng)架參數(shù)不滿足R《X的條件，配電網(wǎng)網(wǎng)損無(wú)法忽略，且配電網(wǎng)的分布式電源消納在滲透率過(guò)高時(shí)會(huì)帶來(lái)過(guò)電壓?jiǎn)栴}，因此需要考慮潮流方程約束。

目前處理潮流方程約束的方法有啟發(fā)式方法、線性近似法和松弛法等，其中啟發(fā)式算法和線性近似法并不能保證解的全局最優(yōu)性，而二階錐松弛由于兼具全局最優(yōu)性和高效求解性，在配電網(wǎng)優(yōu)化中得到廣泛應(yīng)用。

有學(xué)者論證了二階錐規(guī)劃的數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和求解效率；有學(xué)者基于二階錐松弛，提出了一種配電網(wǎng)有功無(wú)功協(xié)調(diào)的多時(shí)段優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制，構(gòu)建了一個(gè)混合整數(shù)二階錐模型，并利用數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)了快速求解。

配電網(wǎng)的開關(guān)狀態(tài)需要滿足配電網(wǎng)輻射結(jié)構(gòu)約束來(lái)保證配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完整性和有序性，因此考慮動(dòng)態(tài)重構(gòu)的主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化需要研究配電網(wǎng)輻射結(jié)構(gòu)約束的數(shù)學(xué)描述。大部分文獻(xiàn)都是通過(guò)支路交換法、開環(huán)法等枚舉法進(jìn)行重構(gòu)的優(yōu)化。

E. Romero Ramos最早提出了配電網(wǎng)保持輻射狀約束的數(shù)學(xué)表達(dá)。M. Lavorato等也對(duì)此展開了一系列討論。Jabra R. A. 等提出了配電網(wǎng)保持輻射狀約束的改進(jìn)表達(dá)式并探究了網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)減小網(wǎng)損的作用。基于此，有學(xué)者將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)引入配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制中，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)減少RDG削減、阻塞管理和改善電壓分布的目的。

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間尺度問(wèn)題，有學(xué)者探究了時(shí)間尺度對(duì)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)效益的影響，但主要還是集中于長(zhǎng)時(shí)間尺度（年、月、周）。以上文獻(xiàn)均只考慮單一時(shí)間斷面的靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，并未研究日內(nèi)的小時(shí)級(jí)DNR在配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行中的意義。

為了進(jìn)一步提高配電網(wǎng)的RDG消納能力，有學(xué)者提出DNR的概念，將DNR作為一種靈活性控制手段用來(lái)應(yīng)對(duì)變化性的電源（風(fēng)/光），并構(gòu)建了一個(gè)隨機(jī)的混合整數(shù)線性問(wèn)題，但是其采用的是線性近似模型且沒(méi)有考慮開關(guān)頻繁動(dòng)作給配電網(wǎng)帶來(lái)的安全性影響。

綜上所述，已有文獻(xiàn)對(duì)DNR在提升配電網(wǎng)RDG消納能力方面的研究不夠深入。為此，本文將小時(shí)級(jí)的DNR引入配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行機(jī)制，考慮了潮流方程約束和開關(guān)動(dòng)作次數(shù)約束，以降低配電網(wǎng)綜合運(yùn)行成本為目標(biāo)，建立了考慮動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型；然后利用二階錐松弛技術(shù)對(duì)非凸的潮流約束進(jìn)行凸化處理，并提出“支路電壓”對(duì)非凸的變量乘積項(xiàng)進(jìn)行變量分離線性化，將模型轉(zhuǎn)化為一個(gè)MISOCP問(wèn)題；最后基于擴(kuò)展IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，所提考慮DNR的主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化策略可以有效提高配電網(wǎng)的RDG消納能力。

圖1 擴(kuò)展IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)

結(jié)論

本文以提高主動(dòng)配電網(wǎng)的RDG消納水平為目標(biāo)，提出了一種考慮動(dòng)態(tài)重構(gòu)的主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化策略，得出了以下結(jié)論：

• 1）本文以配電網(wǎng)綜合運(yùn)行成本最低為目標(biāo)，計(jì)及了潮流方程約束和開關(guān)動(dòng)作次數(shù)約束條件，同時(shí)整合RDG、無(wú)功補(bǔ)償裝置等可調(diào)資源，建立了考慮DNR的主動(dòng)配電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行模型，該模型可以準(zhǔn)確地描述考慮大規(guī)模RDG接入時(shí)主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行需求。
• 2）所提出的基于二階錐松弛及變量乘積線性化的模型轉(zhuǎn)化方法可以對(duì)非凸的潮流方程和變量乘積項(xiàng)進(jìn)行凸化處理，進(jìn)而將原模型轉(zhuǎn)化為容易求解的MISOCP問(wèn)題，大大降低求解難度。
• 3）利用擴(kuò)展IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行算例驗(yàn)證。算例結(jié)果表明：在RDG滲透率較高時(shí)，DNR可以大幅提高配電網(wǎng)的RDG消納水平，改善配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；所考慮的開關(guān)動(dòng)作次數(shù)約束可以自動(dòng)剔除收益較少的重構(gòu)方案，從而實(shí)現(xiàn)重構(gòu)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)性之間的平衡。

考慮到配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，如何選擇分段開關(guān)及聯(lián)絡(luò)開關(guān)的RCS安裝位置是值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。