主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃與控制分區(qū)：理論、方法與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義在全球能源轉(zhuǎn)型的大背景下，傳統(tǒng)能源的有限性以及環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，促使世界各國積極探索可持續(xù)的能源發(fā)展道路。可再生能源，如太陽能、風(fēng)能、水能等，憑借其清潔、環(huán)保、可持續(xù)的特性，成為能源領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。隨著可再生能源技術(shù)的不斷進(jìn)步與成本的逐漸降低，其在電力系統(tǒng)中的滲透率持續(xù)攀升。據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)顯示，過去十年間，全球可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量以每年超過10%的速度增長，部分國家和地區(qū)的可再生能源發(fā)電量占比已達(dá)到相當(dāng)高的水平。然而，可再生能源具有顯著的間歇性和波動(dòng)性。以太陽能為例，其發(fā)電功率受到日照強(qiáng)度、時(shí)間以及天氣等因素的影響，在一天中不同時(shí)段以及不同季節(jié)的發(fā)電能力差異巨大；風(fēng)能發(fā)電則取決于風(fēng)速和風(fēng)向，難以穩(wěn)定持續(xù)輸出電能。這些特性使得大規(guī)模可再生能源接入傳統(tǒng)配電網(wǎng)后面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變問題加劇，影響電能質(zhì)量，降低電力設(shè)備的使用壽命，甚至可能引發(fā)設(shè)備故障。另一方面，可再生能源發(fā)電的不確定性給電力系統(tǒng)的供需平衡預(yù)測和調(diào)度帶來極大困難，增加了電網(wǎng)運(yùn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致局部地區(qū)電力供應(yīng)不足或過剩，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。主動(dòng)配電網(wǎng)（ActiveDistributionNetwork,ADN）作為一種新型的配電網(wǎng)發(fā)展模式，應(yīng)運(yùn)而生。它通過引入分布式電源（DistributedGeneration,DG）、儲(chǔ)能裝置（EnergyStorageSystem,ESS）以及先進(jìn)的量測、通信和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對配電網(wǎng)的主動(dòng)管理和優(yōu)化運(yùn)行。分布式電源可以靈活地接入配電網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，就近為用戶供電，減少了電能傳輸過程中的損耗，同時(shí)也提高了能源利用效率。儲(chǔ)能裝置則能夠在電力供應(yīng)過剩時(shí)儲(chǔ)存電能，在電力短缺時(shí)釋放電能，起到平衡電力供需、平滑功率波動(dòng)的作用。先進(jìn)的量測、通信和控制技術(shù)使得配電網(wǎng)能夠?qū)崟r(shí)獲取系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，并根據(jù)這些信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的控制決策，實(shí)現(xiàn)對分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制。在主動(dòng)配電網(wǎng)的發(fā)展和運(yùn)行過程中，多目標(biāo)規(guī)劃及控制分區(qū)研究具有至關(guān)重要的意義。多目標(biāo)規(guī)劃能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、可靠性等多個(gè)方面的因素，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)的全面優(yōu)化。從經(jīng)濟(jì)角度來看，通過合理規(guī)劃分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置，可以降低電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行成本，提高能源利用效率，增強(qiáng)電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。以某地區(qū)主動(dòng)配電網(wǎng)項(xiàng)目為例，通過優(yōu)化分布式電源的選址和容量配置，在滿足當(dāng)?shù)仉娏π枨蟮那疤嵯?，每年可?jié)省約10%的電力采購成本。在環(huán)境方面，多目標(biāo)規(guī)劃有助于提高可再生能源的消納比例，減少傳統(tǒng)化石能源的使用，從而降低碳排放和其他污染物的排放，對緩解全球氣候變化和改善環(huán)境質(zhì)量具有積極作用。據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)主動(dòng)配電網(wǎng)中可再生能源的消納比例提高10%時(shí)，該地區(qū)的二氧化碳排放量可降低約8%。從可靠性角度出發(fā)，多目標(biāo)規(guī)劃可以優(yōu)化配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，提高供電可靠性，減少停電時(shí)間和停電范圍，提升用戶的用電體驗(yàn)。例如，通過合理配置儲(chǔ)能裝置和制定有效的控制策略，可將系統(tǒng)的停電時(shí)間縮短約30%。控制分區(qū)研究則是實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)精細(xì)化管理和高效運(yùn)行的關(guān)鍵。主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含眾多的分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，對其進(jìn)行整體統(tǒng)一控制難度極大。通過合理的控制分區(qū)，可以將主動(dòng)配電網(wǎng)劃分為多個(gè)相對獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域可以根據(jù)自身的特點(diǎn)和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行針對性的控制和管理。這樣不僅能夠降低控制的復(fù)雜度，提高控制的靈活性和響應(yīng)速度，還可以充分發(fā)揮各區(qū)域的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。同時(shí)，控制分區(qū)還有助于提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，當(dāng)某個(gè)區(qū)域發(fā)生故障時(shí)，能夠迅速將故障隔離在該區(qū)域內(nèi)，避免故障的擴(kuò)散，保障其他區(qū)域的正常供電。例如，在某城市的主動(dòng)配電網(wǎng)中，通過實(shí)施控制分區(qū)策略，在一次局部故障中，成功將故障影響范圍縮小了50%，有效保障了城市大部分地區(qū)的電力供應(yīng)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃研究現(xiàn)狀國外在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃方面的研究起步較早，取得了一系列具有重要影響力的成果。文獻(xiàn)[1]提出一種基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化方法，綜合考慮了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)境效益等多個(gè)目標(biāo)。通過建立詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型，對分布式電源的選址和容量配置進(jìn)行優(yōu)化，在滿足電力需求的同時(shí)，有效降低了系統(tǒng)成本，提高了供電可靠性，減少了環(huán)境污染。文獻(xiàn)[2]運(yùn)用粒子群優(yōu)化算法對主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行多目標(biāo)規(guī)劃，在優(yōu)化過程中充分考慮了分布式電源出力的不確定性以及負(fù)荷的變化情況，采用了場景分析的方法來處理不確定性因素，通過大量的場景模擬，得到了較為穩(wěn)健的規(guī)劃方案，提高了主動(dòng)配電網(wǎng)應(yīng)對不確定性的能力。文獻(xiàn)[3]從電力市場的角度出發(fā)，將市場電價(jià)、需求響應(yīng)等因素納入多目標(biāo)規(guī)劃模型，分析了不同市場機(jī)制下主動(dòng)配電網(wǎng)的最優(yōu)規(guī)劃策略，研究表明合理的市場機(jī)制可以促進(jìn)分布式電源的有效利用，提高主動(dòng)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行效率。國內(nèi)的相關(guān)研究也緊跟國際步伐，結(jié)合我國能源結(jié)構(gòu)和配電網(wǎng)實(shí)際情況，開展了深入的研究。文獻(xiàn)[4]針對我國高比例可再生能源接入的特點(diǎn)，提出了一種考慮可再生能源消納和電網(wǎng)穩(wěn)定性的多目標(biāo)規(guī)劃方法。通過建立協(xié)調(diào)優(yōu)化模型，對分布式電源、儲(chǔ)能裝置和配電網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)行進(jìn)行一體化規(guī)劃，有效提高了可再生能源的消納能力，增強(qiáng)了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[5]在多目標(biāo)規(guī)劃中引入了層次分析法，將經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、可靠性等多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行量化和權(quán)重分配，使規(guī)劃結(jié)果更符合實(shí)際需求和決策者的偏好。文獻(xiàn)[6]運(yùn)用智能算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對主動(dòng)配電網(wǎng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，建立了更加準(zhǔn)確的多目標(biāo)規(guī)劃模型，提高了規(guī)劃的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。1.2.2主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)研究現(xiàn)狀在主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)方面，國外學(xué)者提出了多種分區(qū)方法和控制策略。文獻(xiàn)[7]基于電氣距離和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了一種基于圖論的控制分區(qū)方法。通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離，將電氣聯(lián)系緊密的節(jié)點(diǎn)劃分為同一區(qū)域，有效減少了區(qū)域之間的電氣耦合，提高了控制的獨(dú)立性和有效性。文獻(xiàn)[8]考慮了分布式電源和負(fù)荷的分布情況，采用聚類分析的方法進(jìn)行控制分區(qū)。根據(jù)電源和負(fù)荷的相似性進(jìn)行聚類，將相似的電源和負(fù)荷劃分在同一區(qū)域，便于實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的功率平衡和協(xié)調(diào)控制。文獻(xiàn)[9]從通信和控制成本的角度出發(fā)，提出了一種兼顧通信成本和控制效果的控制分區(qū)策略。在保證控制效果的前提下，優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)的布局，降低通信成本，提高了主動(dòng)配電網(wǎng)控制的經(jīng)濟(jì)性。國內(nèi)學(xué)者也在控制分區(qū)領(lǐng)域取得了不少成果。文獻(xiàn)[10]結(jié)合我國配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行需求，提出了一種基于電壓靈敏度和功率流向的控制分區(qū)方法。通過分析電壓靈敏度和功率流向，確定分區(qū)邊界，實(shí)現(xiàn)了對電壓的有效控制和功率的合理分配。文獻(xiàn)[11]在控制分區(qū)中考慮了分布式電源的不確定性和負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化，采用滾動(dòng)優(yōu)化的策略對分區(qū)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，提高了控制分區(qū)的適應(yīng)性和靈活性。文獻(xiàn)[12]運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行建模和分析，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能的角度進(jìn)行控制分區(qū)，為主動(dòng)配電網(wǎng)的控制分區(qū)提供了新的思路和方法。1.2.3研究現(xiàn)狀總結(jié)與不足綜合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀可以看出，在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃和控制分區(qū)方面已經(jīng)取得了豐碩的成果，為主動(dòng)配電網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用提供了有力的理論支持和技術(shù)保障。然而，現(xiàn)有研究仍存在一些不足之處。在多目標(biāo)規(guī)劃方面，雖然已經(jīng)考慮了多個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化，但不同目標(biāo)之間的權(quán)重確定往往缺乏科學(xué)的依據(jù)，主觀性較強(qiáng)，導(dǎo)致規(guī)劃結(jié)果可能無法真實(shí)反映實(shí)際需求。同時(shí)，對于分布式電源和儲(chǔ)能裝置的不確定性建模還不夠完善，難以準(zhǔn)確描述其在不同工況下的出力特性，影響了規(guī)劃方案的可靠性和魯棒性。此外，現(xiàn)有研究大多側(cè)重于理論分析和模型構(gòu)建，在實(shí)際工程應(yīng)用中的驗(yàn)證和推廣還存在一定的困難，需要進(jìn)一步加強(qiáng)與實(shí)際工程的結(jié)合。在控制分區(qū)方面，目前的分區(qū)方法主要基于電氣量和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞褥o態(tài)指標(biāo)，對主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)特性考慮不足，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生較大變化時(shí)，分區(qū)方案可能無法滿足控制要求。而且，不同控制區(qū)域之間的協(xié)調(diào)控制策略還不夠成熟，缺乏有效的通信和協(xié)調(diào)機(jī)制，難以實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)的控制效果。另外，控制分區(qū)的研究與多目標(biāo)規(guī)劃的結(jié)合還不夠緊密，沒有充分考慮分區(qū)對系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化的影響，導(dǎo)致兩者在實(shí)際應(yīng)用中可能出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的情況。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究聚焦于主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃及控制分區(qū)，具體內(nèi)容如下：主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃模型構(gòu)建：綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和可靠性等多個(gè)目標(biāo)，建立主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃模型。經(jīng)濟(jì)目標(biāo)涵蓋分布式電源和儲(chǔ)能裝置的投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本以及電網(wǎng)的購電成本等，通過精確計(jì)算各項(xiàng)成本，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)成本函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)成本最小化。環(huán)境目標(biāo)重點(diǎn)關(guān)注減少碳排放和其他污染物排放，依據(jù)分布式電源的類型和發(fā)電特性，確定其對應(yīng)的環(huán)境影響因子，建立環(huán)境影響評估模型，力求使環(huán)境影響最小化?？煽啃阅繕?biāo)則通過評估停電時(shí)間、停電次數(shù)等指標(biāo)，構(gòu)建可靠性評估模型，增強(qiáng)系統(tǒng)的供電可靠性。同時(shí)，充分考慮分布式電源和負(fù)荷的不確定性，運(yùn)用概率分布函數(shù)或場景分析等方法對其進(jìn)行建模，以提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，對于分布式電源的出力不確定性，可以采用蒙特卡羅模擬方法，生成大量的出力場景，然后在規(guī)劃模型中考慮這些場景，以確保規(guī)劃方案在不同的不確定性情況下都具有較好的性能。多目標(biāo)優(yōu)化算法研究與應(yīng)用：針對所構(gòu)建的多目標(biāo)規(guī)劃模型，研究并選用合適的優(yōu)化算法進(jìn)行求解。深入分析遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法、模擬退火算法等智能算法的原理和特點(diǎn)，對比它們在解決主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃問題時(shí)的性能表現(xiàn)，包括收斂速度、求解精度、全局搜索能力等。在此基礎(chǔ)上，對選定的算法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，以提高算法的效率和求解質(zhì)量。例如，可以引入自適應(yīng)參數(shù)調(diào)整策略，根據(jù)算法的運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，以平衡算法的全局搜索和局部搜索能力；或者采用精英保留策略，確保每一代中的優(yōu)秀解不會(huì)被淘汰，從而加快算法的收斂速度。通過實(shí)際案例分析，驗(yàn)證改進(jìn)后算法的有效性和優(yōu)越性，為主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃提供高效的求解工具。主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)方法研究：提出一種綜合考慮電氣量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦\(yùn)行狀態(tài)等因素的主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)方法。在電氣量方面，分析節(jié)點(diǎn)電壓、線路潮流、功率分布等參數(shù)，通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離或相關(guān)性，確定電氣聯(lián)系緊密的區(qū)域。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫妫罁?jù)配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如線路連接方式、變電站位置等，將網(wǎng)絡(luò)劃分為不同的子區(qū)域，以減少區(qū)域之間的電氣耦合?？紤]運(yùn)行狀態(tài)因素時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測分布式電源的出力、負(fù)荷的變化以及系統(tǒng)的故障情況等，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)方案，提高分區(qū)的適應(yīng)性和靈活性。例如，當(dāng)分布式電源的出力發(fā)生較大變化時(shí)，通過重新計(jì)算電氣量和分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，及時(shí)調(diào)整控制分區(qū)，以保證每個(gè)區(qū)域內(nèi)的功率平衡和穩(wěn)定運(yùn)行。通過算例分析和仿真驗(yàn)證，評估所提控制分區(qū)方法的合理性和有效性，為主動(dòng)配電網(wǎng)的精細(xì)化控制提供理論支持。多目標(biāo)規(guī)劃與控制分區(qū)的協(xié)同優(yōu)化研究：探討主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃與控制分區(qū)之間的相互關(guān)系，研究兩者的協(xié)同優(yōu)化方法。分析控制分區(qū)對多目標(biāo)規(guī)劃結(jié)果的影響，以及多目標(biāo)規(guī)劃如何指導(dǎo)控制分區(qū)的劃分。在協(xié)同優(yōu)化過程中，將多目標(biāo)規(guī)劃的結(jié)果作為控制分區(qū)的約束條件，確保分區(qū)后的系統(tǒng)能夠滿足經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和可靠性等多目標(biāo)要求。同時(shí)，根據(jù)控制分區(qū)的特點(diǎn)和運(yùn)行需求，對多目標(biāo)規(guī)劃模型進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)結(jié)合。例如，在多目標(biāo)規(guī)劃中考慮分區(qū)后的功率平衡和控制需求，在控制分區(qū)中充分利用多目標(biāo)規(guī)劃得到的分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置方案，以提高系統(tǒng)的整體性能。通過實(shí)際算例驗(yàn)證協(xié)同優(yōu)化方法的可行性和優(yōu)越性，為主動(dòng)配電網(wǎng)的高效運(yùn)行提供全面的解決方案。1.3.2研究方法為了深入開展主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃及控制分區(qū)研究，本研究將綜合運(yùn)用以下方法：理論分析：深入剖析主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行特性、多目標(biāo)規(guī)劃的理論基礎(chǔ)以及控制分區(qū)的原理和方法。通過對相關(guān)理論的研究，明確多目標(biāo)規(guī)劃中經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和可靠性等目標(biāo)的數(shù)學(xué)表達(dá)和約束條件，理解不同優(yōu)化算法的工作機(jī)制和適用范圍，掌握控制分區(qū)中電氣量分析、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥R(shí)別和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，分析多目標(biāo)規(guī)劃與控制分區(qū)之間的內(nèi)在聯(lián)系和相互作用機(jī)制，為后續(xù)的模型構(gòu)建、算法設(shè)計(jì)和方法研究提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。案例研究：選取具有代表性的主動(dòng)配電網(wǎng)實(shí)際案例，收集詳細(xì)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，包括分布式電源的類型、容量和位置，負(fù)荷的分布和變化規(guī)律，電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)等。運(yùn)用建立的多目標(biāo)規(guī)劃模型和控制分區(qū)方法，對案例進(jìn)行分析和求解，得到具體的規(guī)劃方案和分區(qū)結(jié)果。通過對案例結(jié)果的分析和討論，驗(yàn)證所提方法的可行性和有效性，發(fā)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中存在的問題和不足，并提出針對性的改進(jìn)措施。此外，還可以對不同案例進(jìn)行對比分析，研究不同因素對多目標(biāo)規(guī)劃和控制分區(qū)結(jié)果的影響，為主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行提供實(shí)踐指導(dǎo)。仿真分析：利用專業(yè)的電力系統(tǒng)仿真軟件，如MATLAB/Simulink、PSCAD等，搭建主動(dòng)配電網(wǎng)仿真模型。在仿真模型中，模擬分布式電源和負(fù)荷的不確定性，設(shè)置不同的運(yùn)行場景，對多目標(biāo)規(guī)劃方案和控制分區(qū)策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過仿真分析，可以直觀地觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，評估各項(xiàng)性能指標(biāo)，如電壓分布、功率平衡、可靠性指標(biāo)等。根據(jù)仿真結(jié)果，對規(guī)劃方案和分區(qū)策略進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，直到達(dá)到滿意的效果。仿真分析還可以用于研究不同因素對系統(tǒng)性能的影響，為主動(dòng)配電網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考依據(jù)。二、主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃理論基礎(chǔ)2.1主動(dòng)配電網(wǎng)概述主動(dòng)配電網(wǎng)是一種采用主動(dòng)管理分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備和客戶雙向負(fù)荷模式，具備靈活拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的公用配電網(wǎng)。其概念的正式提出源于2008年國際大電網(wǎng)會(huì)議配電系統(tǒng)與分布式發(fā)電專委會(huì)的C6.11項(xiàng)目組發(fā)布的“主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行與發(fā)展”研究報(bào)告。主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)部涵蓋各種形式的分布式能源，如分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充換電設(shè)施以及需求側(cè)響應(yīng)資源（可控負(fù)荷）等。主動(dòng)配電網(wǎng)具有諸多顯著特點(diǎn)。在分布式能源綜合利用方面，它能夠?qū)崿F(xiàn)多種分布式能源的協(xié)同運(yùn)行。以分布式光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為例，主動(dòng)配電網(wǎng)可以根據(jù)兩者的發(fā)電特性以及負(fù)荷需求，合理調(diào)度能源，提高能源利用效率。某主動(dòng)配電網(wǎng)項(xiàng)目通過優(yōu)化控制策略，使分布式能源的綜合利用率提高了約20%。在可觀可控水平上，主動(dòng)配電網(wǎng)借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)搭建測量、控制與保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和精準(zhǔn)控制。例如，利用智能電表和傳感器等設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)采集分布式電源出力、負(fù)荷變化以及電網(wǎng)電壓、電流等信息，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將這些信息傳輸?shù)焦芸刂行?，為后續(xù)的控制決策提供數(shù)據(jù)支持。在管控中心方面，它具備協(xié)調(diào)優(yōu)化管理能力，可根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)和負(fù)荷預(yù)測結(jié)果，制定合理的調(diào)度計(jì)劃，對分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫妫鲃?dòng)配電網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活可調(diào)，能夠根據(jù)不同的運(yùn)行工況和需求，通過投切開關(guān)等操作，改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?shí)現(xiàn)潮流的優(yōu)化分布。當(dāng)某條線路出現(xiàn)過載時(shí)，主動(dòng)配電網(wǎng)可以通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑢⒉糠重?fù)荷轉(zhuǎn)移到其他線路，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相比，主動(dòng)配電網(wǎng)在多個(gè)方面存在明顯區(qū)別。從電源接入來看，傳統(tǒng)配電網(wǎng)主要接收來自大型集中式發(fā)電廠的電能，通過輸電網(wǎng)傳輸后分配給用戶，電源接入相對單一。而主動(dòng)配電網(wǎng)大量接入分布式電源，分布式電源可在用戶側(cè)或配電網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)就近接入，形成多點(diǎn)供電的模式。從控制方式上，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運(yùn)行、控制和管理模式較為被動(dòng)，在無故障情況下，一般不會(huì)進(jìn)行自動(dòng)控制操作，主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度和管理。主動(dòng)配電網(wǎng)則具有主動(dòng)控制能力，通過先進(jìn)的監(jiān)測和控制技術(shù)，能夠根據(jù)電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整分布式電源的出力、儲(chǔ)能裝置的充放電以及負(fù)荷的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的主動(dòng)管理和優(yōu)化運(yùn)行。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬潭?，靈活性較差，難以適應(yīng)分布式電源大規(guī)模接入和負(fù)荷快速變化的需求。主動(dòng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潇`活多變，可以根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，增強(qiáng)了對不同工況的適應(yīng)性。從電能質(zhì)量和可靠性角度出發(fā)，傳統(tǒng)配電網(wǎng)在面對分布式電源接入時(shí)，容易出現(xiàn)電壓波動(dòng)、諧波污染等電能質(zhì)量問題，且由于電源單一，供電可靠性相對較低。主動(dòng)配電網(wǎng)通過分布式電源的就地補(bǔ)償、儲(chǔ)能裝置的調(diào)節(jié)以及靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整，能夠有效改善電能質(zhì)量，提高供電可靠性。當(dāng)分布式電源出力波動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能裝置可以快速響應(yīng)，平滑功率波動(dòng)，穩(wěn)定電壓。在某城市的主動(dòng)配電網(wǎng)改造后，電能質(zhì)量指標(biāo)得到顯著改善，電壓合格率從原來的90%提升到了95%以上，供電可靠性也大幅提高，停電時(shí)間明顯縮短。2.2多目標(biāo)規(guī)劃基本理論多目標(biāo)規(guī)劃是數(shù)學(xué)規(guī)劃的一個(gè)重要分支，主要研究在給定區(qū)域上對多個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行同時(shí)優(yōu)化的問題，其核心在于如何在多個(gè)相互沖突的目標(biāo)之間尋求平衡，以獲得最符合實(shí)際需求的解決方案。1961年，美國數(shù)學(xué)家查爾斯和庫柏率先提出多目標(biāo)規(guī)劃的概念，隨著時(shí)間的推移，這一理論不斷發(fā)展和完善，在工程設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)管理、資源分配等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。多目標(biāo)規(guī)劃具有顯著的特點(diǎn)。目標(biāo)多樣性是其重要特征之一，在實(shí)際問題中，往往需要同時(shí)考慮多個(gè)不同性質(zhì)的目標(biāo)。在主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃中，既要追求經(jīng)濟(jì)成本的最小化，包括分布式電源和儲(chǔ)能裝置的投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本以及電網(wǎng)的購電成本等，又要關(guān)注環(huán)境效益的最大化，如減少碳排放和其他污染物排放，同時(shí)還需確保供電可靠性的提高，降低停電時(shí)間和停電次數(shù)。這些目標(biāo)之間相互關(guān)聯(lián)又相互制約，一個(gè)目標(biāo)的優(yōu)化可能會(huì)對其他目標(biāo)產(chǎn)生負(fù)面影響。提高供電可靠性可能需要增加分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置，這會(huì)導(dǎo)致投資成本上升。目標(biāo)沖突性也是多目標(biāo)規(guī)劃的特點(diǎn)之一，由于不同目標(biāo)之間存在矛盾，難以找到一個(gè)方案使得所有目標(biāo)同時(shí)達(dá)到最優(yōu)。在資源有限的情況下，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，可能會(huì)選擇成本較低但可靠性稍差的方案，這就與可靠性目標(biāo)產(chǎn)生了沖突。因此，在多目標(biāo)規(guī)劃中，需要權(quán)衡各目標(biāo)的重要性，尋求一個(gè)能使多個(gè)目標(biāo)都能得到一定程度滿足的折衷方案。求解多目標(biāo)規(guī)劃問題的方法眾多，每種方法都有其獨(dú)特的原理和適用場景。加權(quán)系數(shù)法是一種較為常用的方法，其基本原理是給每個(gè)目標(biāo)賦予一個(gè)權(quán)系數(shù)，以此來反映不同目標(biāo)在決策者心中的重要程度。重要程度高的目標(biāo)，權(quán)系數(shù)相應(yīng)較大；重要程度低的目標(biāo)，權(quán)系數(shù)則較小。通過將各個(gè)目標(biāo)函數(shù)乘以對應(yīng)的權(quán)系數(shù)后相加，將多目標(biāo)模型轉(zhuǎn)化為單一目標(biāo)的模型進(jìn)行求解。在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中，若決策者更注重經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，可賦予經(jīng)濟(jì)目標(biāo)較大的權(quán)系數(shù)，環(huán)境目標(biāo)和可靠性目標(biāo)相對較小的權(quán)系數(shù)。然而，該方法的關(guān)鍵在于權(quán)系數(shù)的確定，由于權(quán)系數(shù)的確定往往依賴于決策者的主觀判斷，不同的決策者可能會(huì)給出不同的權(quán)系數(shù)，從而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在差異。優(yōu)先等級(jí)法是根據(jù)各目標(biāo)的重要程度劃分優(yōu)先等級(jí)，將多目標(biāo)規(guī)劃轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)模型。在求解過程中，首先對優(yōu)先級(jí)最高的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，找到其最優(yōu)解。然后，在保證該最優(yōu)解不被破壞的前提下，依次對下一個(gè)優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這種方法適用于目標(biāo)重要性有明顯差異的情況，能夠確保最重要的目標(biāo)首先得到滿足。在主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃中，如果保障供電可靠性是首要任務(wù)，那么將可靠性目標(biāo)設(shè)定為最高優(yōu)先級(jí)，先對其進(jìn)行優(yōu)化，再考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)境目標(biāo)。但該方法也存在局限性，當(dāng)不同優(yōu)先級(jí)的目標(biāo)之間相互影響較大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果無法很好地平衡各個(gè)目標(biāo)。有效解法，也稱為非劣解法，致力于尋找能夠滿足各個(gè)目標(biāo)，并使決策者感到滿意的解，即有效解或非劣解。有效解的特點(diǎn)是在不使其他目標(biāo)變差的情況下，無法進(jìn)一步優(yōu)化任何一個(gè)目標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)存在多個(gè)有效解，形成一個(gè)Pareto最優(yōu)解集。決策者需要根據(jù)自身的偏好和實(shí)際需求，從Pareto最優(yōu)解集中選擇一個(gè)最適合的方案。在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中，通過計(jì)算得到多個(gè)有效解，每個(gè)解對應(yīng)著不同的分布式電源和儲(chǔ)能裝置配置方案，以及不同的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和可靠性指標(biāo)。決策者可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐哪茉凑摺⒔?jīng)濟(jì)實(shí)力和用戶需求等因素，從這些有效解中挑選出最符合實(shí)際情況的方案。但尋找有效解的過程往往較為復(fù)雜，計(jì)算量較大，尤其是當(dāng)目標(biāo)函數(shù)和約束條件較多時(shí)，求解難度會(huì)進(jìn)一步增加。2.3主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃的目標(biāo)設(shè)定2.3.1經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中，經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)占據(jù)著關(guān)鍵地位，它直接關(guān)系到主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營的成本效益，是規(guī)劃過程中不可或缺的考量因素。經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)主要涵蓋降低投資成本、運(yùn)行成本和網(wǎng)損等多個(gè)方面，下面將對這些考量因素和計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)分析。投資成本是經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)中的重要組成部分，它包括分布式電源（DG）、儲(chǔ)能裝置（ESS）以及相關(guān)電氣設(shè)備的購置、安裝和調(diào)試費(fèi)用。以分布式光伏發(fā)電為例，投資成本主要包括光伏組件、逆變器、支架、電纜等設(shè)備的采購費(fèi)用，以及安裝過程中的人工費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用等。對于DG的投資成本計(jì)算，可根據(jù)不同類型DG的單位容量投資成本與規(guī)劃安裝容量的乘積來確定。假設(shè)某地區(qū)計(jì)劃安裝一定容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，已知該類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單位容量投資成本為每千瓦5000元，計(jì)劃安裝容量為10兆瓦，則風(fēng)力發(fā)電機(jī)的投資成本為5000×10×1000=50000000元。儲(chǔ)能裝置的投資成本計(jì)算方式類似，根據(jù)其類型（如鉛酸電池、鋰電池等）、容量和單位容量投資成本來確定。例如，某項(xiàng)目采用鋰電池儲(chǔ)能，單位容量投資成本為每千瓦時(shí)1500元，規(guī)劃儲(chǔ)能容量為5兆瓦時(shí)，則儲(chǔ)能裝置的投資成本為1500×5×1000=7500000元。此外，相關(guān)電氣設(shè)備如變壓器、開關(guān)柜等的投資成本也需按照類似的方法進(jìn)行計(jì)算，并納入總投資成本中。運(yùn)行成本包括設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用、能源采購費(fèi)用以及人工管理費(fèi)用等。設(shè)備維護(hù)費(fèi)用通常與設(shè)備的類型、數(shù)量和運(yùn)行時(shí)間相關(guān)。以分布式電源為例，其維護(hù)費(fèi)用可根據(jù)設(shè)備的維護(hù)周期和單次維護(hù)成本來估算。某類型分布式電源每年需要進(jìn)行一次全面維護(hù)，單次維護(hù)成本為設(shè)備投資成本的2%，則每年的維護(hù)費(fèi)用為設(shè)備投資成本×2%。能源采購費(fèi)用是指主動(dòng)配電網(wǎng)從外部電網(wǎng)購買電能的費(fèi)用，這部分費(fèi)用與購電價(jià)格和購電量密切相關(guān)。假設(shè)某地區(qū)的購電價(jià)格為每千瓦時(shí)0.6元，主動(dòng)配電網(wǎng)每年的購電量為1000萬千瓦時(shí)，則能源采購費(fèi)用為0.6×1000×10000=6000000元。人工管理費(fèi)用則涉及到配電網(wǎng)運(yùn)行管理人員的工資、福利等支出，可根據(jù)人員數(shù)量和平均薪酬水平進(jìn)行計(jì)算。若某主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)營管理團(tuán)隊(duì)有20名員工，平均年薪為8萬元，則人工管理費(fèi)用為20×8=160萬元。將這些費(fèi)用相加，即可得到主動(dòng)配電網(wǎng)的年運(yùn)行成本。網(wǎng)損成本是由于電能在傳輸和分配過程中產(chǎn)生的功率損耗而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。網(wǎng)損的計(jì)算較為復(fù)雜，通常與配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路參數(shù)、負(fù)荷分布以及分布式電源的接入位置和出力等因素有關(guān)。在實(shí)際計(jì)算中，可采用潮流計(jì)算的方法來確定配電網(wǎng)中各條線路的功率損耗。通過建立配電網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，利用牛頓-拉夫遜法、快速解耦法等潮流計(jì)算算法，求解出各節(jié)點(diǎn)的電壓和各線路的功率分布，進(jìn)而計(jì)算出線路的功率損耗。假設(shè)某條線路的電阻為R，電流為I，運(yùn)行時(shí)間為t，則該線路的電能損耗為I2Rt。將所有線路的電能損耗相加，再乘以單位電能成本，即可得到網(wǎng)損成本。若單位電能成本為0.5元/千瓦時(shí)，經(jīng)計(jì)算得到主動(dòng)配電網(wǎng)的年網(wǎng)損電量為100萬千瓦時(shí)，則網(wǎng)損成本為0.5×100×10000=500000元。降低網(wǎng)損成本可以通過優(yōu)化配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、合理配置分布式電源和儲(chǔ)能裝置、采用節(jié)能型電氣設(shè)備等措施來實(shí)現(xiàn)。通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑴p少迂回線路和過長線路，降低線路電阻和電抗，從而減少功率損耗；合理配置分布式電源和儲(chǔ)能裝置，實(shí)現(xiàn)就地平衡功率，減少電能的遠(yuǎn)距離傳輸，降低傳輸損耗。2.3.2可靠性目標(biāo)可靠性目標(biāo)是主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中保障電力供應(yīng)穩(wěn)定和用戶用電質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，它直接影響著用戶的生產(chǎn)生活和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行。提高供電可靠性主要通過減少停電時(shí)間和次數(shù)等方式來實(shí)現(xiàn)，下面將對其相關(guān)指標(biāo)和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行探討。停電時(shí)間和停電次數(shù)是衡量供電可靠性的重要直觀指標(biāo)。停電時(shí)間是指用戶在一定時(shí)間段內(nèi)累計(jì)停電的時(shí)長，包括計(jì)劃停電和故障停電時(shí)間。計(jì)劃停電通常是由于電網(wǎng)設(shè)備檢修、改造等原因提前安排的停電，雖然可以提前通知用戶，但仍會(huì)對用戶的正常用電造成一定影響。故障停電則是由于電網(wǎng)設(shè)備故障、自然災(zāi)害等突發(fā)原因?qū)е碌耐ｋ?，其發(fā)生具有不確定性，對用戶的影響更為嚴(yán)重。停電次數(shù)則是指在一定時(shí)間段內(nèi)用戶經(jīng)歷停電的次數(shù)。在主動(dòng)配電網(wǎng)中，降低停電時(shí)間和次數(shù)對于提高供電可靠性至關(guān)重要。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，某地區(qū)傳統(tǒng)配電網(wǎng)的年平均停電時(shí)間為10小時(shí)，年停電次數(shù)為5次。而經(jīng)過主動(dòng)配電網(wǎng)改造后，通過一系列措施的實(shí)施，年平均停電時(shí)間降低到了3小時(shí)，年停電次數(shù)減少到了2次，供電可靠性得到了顯著提升。為了實(shí)現(xiàn)減少停電時(shí)間和次數(shù)的目標(biāo)，可采取多種有效方式。優(yōu)化配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是關(guān)鍵措施之一。合理設(shè)計(jì)配電網(wǎng)的網(wǎng)架，增加線路聯(lián)絡(luò)和備用電源，形成多電源、多路徑的供電方式，能夠有效提高供電的靈活性和可靠性。當(dāng)某條線路或電源出現(xiàn)故障時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)的切換，可以迅速將負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他正常線路或電源上，減少停電范圍和時(shí)間。在某城市的主動(dòng)配電網(wǎng)建設(shè)中，通過構(gòu)建“手拉手”環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)，將相鄰的變電站和線路進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，使得在部分線路故障時(shí)，能夠快速實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供，停電時(shí)間大幅縮短。加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)和管理也不可或缺。定期對電氣設(shè)備進(jìn)行巡檢、維護(hù)和更新，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理設(shè)備潛在的故障隱患，能夠降低設(shè)備故障率，減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的停電。利用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測設(shè)備的故障趨勢，提前安排維護(hù)計(jì)劃，提高設(shè)備的可靠性。某主動(dòng)配電網(wǎng)采用了智能巡檢機(jī)器人對變電站設(shè)備進(jìn)行巡檢，通過高清攝像頭和傳感器，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的溫度異常、放電等故障跡象，有效提高了設(shè)備的維護(hù)效率和可靠性。此外，提高故障診斷和搶修能力也是減少停電時(shí)間的重要手段。采用先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，如基于人工智能的故障診斷算法，能夠快速準(zhǔn)確地定位故障位置，為搶修工作提供有力支持。同時(shí)，建立高效的搶修隊(duì)伍和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，配備先進(jìn)的搶修設(shè)備和工具，確保在故障發(fā)生后能夠迅速到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行搶修，縮短停電時(shí)間。在某地區(qū)發(fā)生自然災(zāi)害導(dǎo)致部分配電網(wǎng)線路受損時(shí)，當(dāng)?shù)刂鲃?dòng)配電網(wǎng)的搶修隊(duì)伍利用無人機(jī)進(jìn)行故障巡查，快速定位故障點(diǎn)，并通過應(yīng)急發(fā)電車和移動(dòng)變電站等設(shè)備，迅速恢復(fù)了部分重要用戶的供電，有效減少了停電時(shí)間對用戶的影響。2.3.3環(huán)保性目標(biāo)在全球倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展和應(yīng)對氣候變化的大背景下，主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中的環(huán)保性目標(biāo)具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。它不僅關(guān)乎能源利用的可持續(xù)性，還對改善生態(tài)環(huán)境、減少污染物排放起著關(guān)鍵作用。環(huán)保性目標(biāo)主要聚焦于降低碳排放、提高可再生能源利用率等方面，下面將深入研究其意義和實(shí)現(xiàn)途徑。降低碳排放是環(huán)保性目標(biāo)的核心任務(wù)之一。隨著全球工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，大量的化石能源被消耗，導(dǎo)致二氧化碳等溫室氣體排放急劇增加，引發(fā)了全球氣候變暖等一系列環(huán)境問題。電力行業(yè)作為碳排放的主要來源之一，在應(yīng)對氣候變化中肩負(fù)著重要責(zé)任。主動(dòng)配電網(wǎng)通過提高可再生能源利用率，減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴，從而有效降低碳排放。太陽能、風(fēng)能等可再生能源在發(fā)電過程中幾乎不產(chǎn)生二氧化碳排放，與傳統(tǒng)的火電相比，具有顯著的環(huán)保優(yōu)勢。以太陽能光伏發(fā)電為例，每發(fā)一度電，相比火電可減少約0.8千克的二氧化碳排放。某主動(dòng)配電網(wǎng)項(xiàng)目通過大規(guī)模接入分布式光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，每年可減少碳排放約10萬噸，對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)和應(yīng)對氣候變化做出了積極貢獻(xiàn)。提高可再生能源利用率是實(shí)現(xiàn)環(huán)保性目標(biāo)的關(guān)鍵途徑。主動(dòng)配電網(wǎng)具備多種技術(shù)手段來促進(jìn)可再生能源的消納。合理規(guī)劃分布式電源的布局和容量是首要任務(wù)。根據(jù)不同地區(qū)的資源稟賦和負(fù)荷分布情況，科學(xué)確定分布式電源的類型和安裝位置，能夠充分發(fā)揮可再生能源的發(fā)電潛力。在太陽能資源豐富的地區(qū)，優(yōu)先布局光伏發(fā)電項(xiàng)目；在風(fēng)能資源充足的沿?；蚋咴貐^(qū)，建設(shè)風(fēng)力發(fā)電場。通過優(yōu)化分布式電源的配置，實(shí)現(xiàn)能源的就地生產(chǎn)和消納，減少能源傳輸損耗，提高能源利用效率。某地區(qū)根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶柲苜Y源分布和負(fù)荷需求，在屋頂資源豐富的工業(yè)園區(qū)和居民區(qū)大規(guī)模推廣分布式光伏發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電與當(dāng)?shù)刎?fù)荷的有效匹配，提高了可再生能源的消納能力。儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用也至關(guān)重要。儲(chǔ)能裝置可以在可再生能源發(fā)電過剩時(shí)儲(chǔ)存電能，在發(fā)電不足或負(fù)荷高峰時(shí)釋放電能，起到調(diào)節(jié)電力供需平衡、平滑功率波動(dòng)的作用。以鋰電池儲(chǔ)能為例，它具有能量密度高、充放電速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速響應(yīng)電力系統(tǒng)的需求變化。某主動(dòng)配電網(wǎng)項(xiàng)目配置了一定容量的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，在光伏發(fā)電高峰期，將多余的電能儲(chǔ)存起來；在夜間或陰天光伏發(fā)電不足時(shí)，釋放儲(chǔ)存的電能，保障了電力的穩(wěn)定供應(yīng)，同時(shí)提高了可再生能源的利用率。此外，需求側(cè)響應(yīng)也是提高可再生能源利用率的重要手段。通過價(jià)格信號(hào)、激勵(lì)政策等方式，引導(dǎo)用戶調(diào)整用電行為，在可再生能源發(fā)電充足時(shí)增加用電，在發(fā)電不足時(shí)減少用電，實(shí)現(xiàn)電力供需的實(shí)時(shí)匹配。某地區(qū)實(shí)施了峰谷電價(jià)政策，鼓勵(lì)用戶在夜間低谷電價(jià)時(shí)段使用電熱水器、電動(dòng)汽車充電等可調(diào)節(jié)負(fù)荷，有效提高了可再生能源的消納能力。三、主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃方法3.1多目標(biāo)規(guī)劃模型構(gòu)建3.1.1目標(biāo)函數(shù)建立以某實(shí)際主動(dòng)配電網(wǎng)為例，該配電網(wǎng)位于[具體地區(qū)]，供電區(qū)域面積為[X]平方公里，涵蓋了[X]個(gè)居民區(qū)、[X]個(gè)商業(yè)區(qū)和[X]個(gè)工業(yè)園區(qū)，總負(fù)荷需求為[X]MW。在該主動(dòng)配電網(wǎng)中，分布式電源主要包括光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電，儲(chǔ)能裝置采用鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。結(jié)合經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保性目標(biāo)，建立具體的目標(biāo)函數(shù)。經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)主要考慮分布式電源和儲(chǔ)能裝置的投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本以及電網(wǎng)的購電成本。假設(shè)分布式光伏發(fā)電的單位容量投資成本為[C1]元/kW，計(jì)劃安裝容量為[P1]kW，則光伏發(fā)電的投資成本為[C1×P1]元；風(fēng)力發(fā)電的單位容量投資成本為[C2]元/kW，計(jì)劃安裝容量為[P2]kW，其投資成本為[C2×P2]元；鋰電池儲(chǔ)能裝置的單位容量投資成本為[C3]元/kWh，規(guī)劃儲(chǔ)能容量為[E]kWh，投資成本為[C3×E]元。運(yùn)行維護(hù)成本方面，分布式電源和儲(chǔ)能裝置的年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用分別為投資成本的[α1]%和[α2]%。電網(wǎng)的購電成本根據(jù)與外部電網(wǎng)簽訂的購電合同確定，購電價(jià)格為[P0]元/kWh，年購電量為[Q]kWh，則購電成本為[P0×Q]元。因此，經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)可以表示為：\begin{align*}F_1&=C_1\timesP_1+C_2\timesP_2+C_3\timesE+\alpha_1\%(C_1\timesP_1+C_2\timesP_2)+\alpha_2\%(C_3\timesE)+P_0\timesQ\end{align*}可靠性目標(biāo)函數(shù)通過評估停電時(shí)間和停電次數(shù)來衡量。該地區(qū)傳統(tǒng)配電網(wǎng)的年平均停電時(shí)間為[X1]小時(shí)，年停電次數(shù)為[X2]次。為了提高供電可靠性，在主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃中，引入停電損失成本的概念。假設(shè)單位停電損失成本為[C4]元/小時(shí)，停電時(shí)間減少量為[ΔT]小時(shí)，停電次數(shù)減少量為[ΔN]次。則可靠性目標(biāo)函數(shù)可以表示為：F_2=C_4\times(\DeltaT+\DeltaN)環(huán)保性目標(biāo)函數(shù)主要關(guān)注減少碳排放。根據(jù)相關(guān)研究，該地區(qū)傳統(tǒng)火電的碳排放因子為[β]kg/kWh。在主動(dòng)配電網(wǎng)中，分布式光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的發(fā)電量分別為[Q1]kWh和[Q2]kWh，假設(shè)這些可再生能源發(fā)電替代了相同電量的火電，則減少的碳排放量為[β×(Q1+Q2)]kg。因此，環(huán)保性目標(biāo)函數(shù)可以表示為：F_3=\beta\times(Q_1+Q_2)綜合以上三個(gè)目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃的綜合目標(biāo)函數(shù)：F=\omega_1F_1+\omega_2F_2+\omega_3F_3其中，\omega_1、\omega_2、\omega_3分別為經(jīng)濟(jì)性、可靠性和環(huán)保性目標(biāo)的權(quán)重，且\omega_1+\omega_2+\omega_3=1。權(quán)重的確定可以采用層次分析法（AHP）、模糊綜合評價(jià)法等方法，根據(jù)決策者對不同目標(biāo)的重視程度進(jìn)行合理分配。例如，若決策者更注重經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，可適當(dāng)提高\(yùn)omega_1的值；若更關(guān)注環(huán)保性目標(biāo)，則增大\omega_3的比重。通過調(diào)整權(quán)重，可以得到不同側(cè)重的規(guī)劃方案，以滿足不同的實(shí)際需求。3.1.2約束條件確定在實(shí)際案例中，功率平衡約束是確保主動(dòng)配電網(wǎng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。對于每個(gè)節(jié)點(diǎn)，流入節(jié)點(diǎn)的功率應(yīng)等于流出節(jié)點(diǎn)的功率。在某時(shí)刻，節(jié)點(diǎn)i的功率平衡方程為：P_{DG,i}+P_{ESS,i}+P_{grid,i}=P_{load,i}其中，P_{DG,i}為節(jié)點(diǎn)i處分布式電源的有功功率，P_{ESS,i}為節(jié)點(diǎn)i處儲(chǔ)能裝置的有功功率，P_{grid,i}為從外部電網(wǎng)流入節(jié)點(diǎn)i的有功功率，P_{load,i}為節(jié)點(diǎn)i的有功負(fù)荷。假設(shè)該主動(dòng)配電網(wǎng)中有一節(jié)點(diǎn)，其有功負(fù)荷為[X3]MW，分布式電源出力為[X4]MW，儲(chǔ)能裝置充放電功率為[X5]MW（充電為負(fù)，放電為正），從外部電網(wǎng)購電功率為[X6]MW。根據(jù)功率平衡約束，有X4+X5+X6=X3。當(dāng)分布式電源出力增加時(shí)，儲(chǔ)能裝置可以根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行充電或減少放電，以維持功率平衡；若分布式電源出力不足，儲(chǔ)能裝置則放電補(bǔ)充功率，確保節(jié)點(diǎn)的功率需求得到滿足。電壓限制約束對于保證電能質(zhì)量和設(shè)備安全運(yùn)行至關(guān)重要。節(jié)點(diǎn)電壓應(yīng)保持在一定的允許范圍內(nèi)，一般為額定電壓的[Umin]%-[Umax]%。在該主動(dòng)配電網(wǎng)中，某節(jié)點(diǎn)的電壓幅值為[U]p.u.（標(biāo)幺值），其額定電壓為[U0]kV。則電壓限制約束為：U_{min}\%U_0\leqU\leqU_{max}\%U_0若節(jié)點(diǎn)電壓超出允許范圍，會(huì)對電力設(shè)備造成損害，影響設(shè)備的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性。當(dāng)分布式電源接入位置或出力不合理時(shí)，可能導(dǎo)致局部節(jié)點(diǎn)電壓升高或降低。通過合理規(guī)劃分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置，以及采用無功補(bǔ)償?shù)却胧?，可以有效維持節(jié)點(diǎn)電壓在正常范圍內(nèi)。在某區(qū)域，由于分布式光伏發(fā)電集中接入，導(dǎo)致該區(qū)域部分節(jié)點(diǎn)電壓偏高。通過調(diào)整分布式電源的無功出力和投入一定容量的電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，使節(jié)點(diǎn)電壓恢復(fù)到正常范圍。設(shè)備容量約束包括分布式電源、儲(chǔ)能裝置和線路等設(shè)備的容量限制。分布式電源的出力不能超過其額定容量，儲(chǔ)能裝置的充放電功率和容量也有一定的限制。某分布式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定容量為[Pn1]MW，其實(shí)際出力P_{DG}應(yīng)滿足0\leqP_{DG}\leqP_{n1}。鋰電池儲(chǔ)能裝置的額定充放電功率為[Pn2]MW，額定容量為[En]MWh。則其充放電功率P_{ESS}和荷電量E應(yīng)滿足：\begin{cases}-P_{n2}\leqP_{ESS}\leqP_{n2}\\0\leqE\leqE_n\end{cases}線路的傳輸功率也不能超過其熱穩(wěn)定極限和額定容量。某條線路的額定傳輸功率為[Pn3]MW，線路上的實(shí)際傳輸功率P_{line}應(yīng)滿足0\leqP_{line}\leqP_{n3}。如果設(shè)備容量超出限制，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞、線路過載甚至引發(fā)電網(wǎng)故障。在規(guī)劃過程中，需要根據(jù)負(fù)荷需求和分布式電源的分布情況，合理選擇設(shè)備容量，確保設(shè)備能夠安全可靠運(yùn)行。在某工業(yè)園區(qū)，由于負(fù)荷增長和分布式電源接入，原有的線路出現(xiàn)過載風(fēng)險(xiǎn)。通過對線路進(jìn)行升級(jí)改造，增大線路的截面積，提高線路的傳輸容量，滿足了該區(qū)域的電力需求。三、主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃方法3.2求解算法研究3.2.1傳統(tǒng)優(yōu)化算法傳統(tǒng)優(yōu)化算法在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中曾發(fā)揮重要作用，其中遺傳算法和粒子群算法是較為典型的代表。遺傳算法是一種基于生物進(jìn)化理論的隨機(jī)搜索算法，其核心思想源于自然界的“優(yōu)勝劣汰，適者生存”原則。在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中，遺傳算法將規(guī)劃問題的解編碼為染色體，通過選擇、交叉和變異等遺傳操作，不斷迭代搜索最優(yōu)解。在對某主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行分布式電源選址和容量配置的多目標(biāo)規(guī)劃時(shí)，利用遺傳算法對不同的分布式電源配置方案進(jìn)行編碼，每個(gè)染色體代表一種配置方案。通過選擇適應(yīng)度較高的染色體，即經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和可靠性等目標(biāo)綜合表現(xiàn)較好的方案，進(jìn)行交叉操作，模擬生物的繁殖過程，將不同方案的優(yōu)勢基因進(jìn)行組合，產(chǎn)生新的子代方案。變異操作則以一定概率對染色體的某些基因進(jìn)行隨機(jī)改變，以增加種群的多樣性，避免算法陷入局部最優(yōu)。經(jīng)過多代的進(jìn)化，遺傳算法逐漸逼近最優(yōu)解，得到滿足多目標(biāo)要求的分布式電源配置方案。粒子群算法是一種基于群體智能的優(yōu)化算法，它模擬鳥群覓食的行為。在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中，粒子群算法將每個(gè)規(guī)劃方案看作是搜索空間中的一個(gè)粒子，粒子具有速度和位置兩個(gè)屬性。粒子通過不斷調(diào)整自己的速度和位置，在搜索空間中尋找最優(yōu)解。每個(gè)粒子根據(jù)自己的歷史最優(yōu)位置和群體的歷史最優(yōu)位置來更新速度。在某主動(dòng)配電網(wǎng)規(guī)劃案例中，粒子群算法中的粒子代表不同的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備配置方案。粒子根據(jù)自身找到的最優(yōu)方案（即自身歷史最優(yōu)位置）和整個(gè)群體目前找到的最優(yōu)方案（即群體歷史最優(yōu)位置）來調(diào)整飛行方向和速度。通過不斷迭代，粒子逐漸向最優(yōu)解靠近，最終得到滿足多目標(biāo)規(guī)劃要求的配電網(wǎng)規(guī)劃方案。然而，這些傳統(tǒng)優(yōu)化算法在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃應(yīng)用中存在一定的局限性。遺傳算法的計(jì)算復(fù)雜度較高，尤其是在處理大規(guī)模問題時(shí)，隨著變量數(shù)量和約束條件的增加，計(jì)算量呈指數(shù)級(jí)增長，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間過長。當(dāng)主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式電源和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多時(shí)，遺傳算法的計(jì)算效率會(huì)顯著降低。而且遺傳算法的收斂速度相對較慢，容易陷入局部最優(yōu)解，難以找到全局最優(yōu)解。在一些復(fù)雜的多目標(biāo)規(guī)劃問題中，遺傳算法可能在局部最優(yōu)解附近徘徊，無法跳出局部最優(yōu)，從而無法得到更優(yōu)的規(guī)劃方案。粒子群算法也存在類似問題，容易陷入局部最優(yōu)，并且對參數(shù)的選擇較為敏感，不同的參數(shù)設(shè)置可能會(huì)導(dǎo)致算法性能的較大差異。如果粒子群算法中的慣性權(quán)重、學(xué)習(xí)因子等參數(shù)設(shè)置不合理，可能會(huì)使算法過早收斂或無法收斂到最優(yōu)解。在實(shí)際應(yīng)用中，需要花費(fèi)大量時(shí)間和精力來調(diào)整參數(shù)，以獲得較好的算法性能。3.2.2智能優(yōu)化算法隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，深度學(xué)習(xí)算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法等智能算法在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢和巨大的應(yīng)用潛力。深度學(xué)習(xí)算法以其強(qiáng)大的特征提取和模式識(shí)別能力，為主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃提供了新的思路和方法。深度學(xué)習(xí)算法通過構(gòu)建多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能夠自動(dòng)從大量的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)復(fù)雜的非線性關(guān)系。在主動(dòng)配電網(wǎng)中，存在著眾多影響規(guī)劃的因素，如分布式電源的出力特性、負(fù)荷的變化規(guī)律、電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，這些因素之間相互關(guān)聯(lián)且呈現(xiàn)高度的非線性。深度學(xué)習(xí)算法可以對這些海量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，挖掘其中隱藏的規(guī)律和特征，從而建立準(zhǔn)確的預(yù)測模型和優(yōu)化模型。利用長短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）對分布式電源的出力進(jìn)行預(yù)測。LSTM網(wǎng)絡(luò)能夠有效處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)，捕捉數(shù)據(jù)中的長期依賴關(guān)系。通過對歷史氣象數(shù)據(jù)、時(shí)間信息以及分布式電源的歷史出力數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，LSTM網(wǎng)絡(luò)可以準(zhǔn)確預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)分布式電源的出力情況。這為主動(dòng)配電網(wǎng)的多目標(biāo)規(guī)劃提供了可靠的預(yù)測數(shù)據(jù)，使規(guī)劃方案能夠更好地適應(yīng)分布式電源出力的不確定性。在某主動(dòng)配電網(wǎng)項(xiàng)目中，采用基于深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）對配電網(wǎng)的故障進(jìn)行診斷和定位。CNN網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)提取配電網(wǎng)故障時(shí)的電氣量特征，通過對大量故障樣本數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，訓(xùn)練出高精度的故障診斷模型。在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，CNN模型可以快速準(zhǔn)確地判斷故障位置和類型，為及時(shí)采取修復(fù)措施提供依據(jù)，從而提高了配電網(wǎng)的可靠性，這對于實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中的可靠性目標(biāo)具有重要意義。強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法則通過智能體與環(huán)境的交互學(xué)習(xí)，不斷優(yōu)化決策策略，以達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)。在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中，強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法可以將配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)作為環(huán)境，將各種控制策略（如分布式電源的出力調(diào)節(jié)、儲(chǔ)能裝置的充放電控制等）作為智能體的動(dòng)作。智能體根據(jù)當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)選擇動(dòng)作，并根據(jù)環(huán)境反饋的獎(jiǎng)勵(lì)信號(hào)來評估動(dòng)作的優(yōu)劣。通過不斷地與環(huán)境進(jìn)行交互和學(xué)習(xí)，智能體逐漸找到最優(yōu)的控制策略，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和可靠性等多目標(biāo)的優(yōu)化。在某主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)調(diào)度中，采用深度Q網(wǎng)絡(luò)（DQN）算法來優(yōu)化分布式電源和儲(chǔ)能裝置的控制策略。DQN算法將主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)（如節(jié)點(diǎn)電壓、功率潮流、負(fù)荷需求等）作為輸入，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近Q值函數(shù)，即評估不同動(dòng)作在當(dāng)前狀態(tài)下的預(yù)期獎(jiǎng)勵(lì)。智能體根據(jù)Q值選擇動(dòng)作，如調(diào)節(jié)分布式電源的出力或控制儲(chǔ)能裝置的充放電。當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，智能體根據(jù)新的狀態(tài)和獲得的獎(jiǎng)勵(lì)信號(hào)來更新Q值函數(shù)，從而不斷優(yōu)化控制策略。通過這種方式，DQN算法可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)在不同運(yùn)行工況下的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。國內(nèi)外已有許多成功應(yīng)用智能算法解決主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃問題的案例。文獻(xiàn)[X]中，某研究團(tuán)隊(duì)利用深度學(xué)習(xí)算法對主動(dòng)配電網(wǎng)的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果應(yīng)用于多目標(biāo)規(guī)劃模型中，有效提高了規(guī)劃方案的準(zhǔn)確性和可靠性。通過對大量歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測負(fù)荷的變化趨勢，為分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置提供了更合理的依據(jù)。在另一個(gè)案例中，文獻(xiàn)[X]采用強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法對主動(dòng)配電網(wǎng)的分布式電源和儲(chǔ)能裝置進(jìn)行協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的優(yōu)化。強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法根據(jù)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整分布式電源和儲(chǔ)能裝置的運(yùn)行策略，在滿足負(fù)荷需求的同時(shí)，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高了供電可靠性。這些案例充分展示了智能算法在主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃中的有效性和優(yōu)越性。3.3算例分析3.3.1算例選取與數(shù)據(jù)準(zhǔn)備選取某位于[具體地區(qū)]的典型主動(dòng)配電網(wǎng)作為算例。該主動(dòng)配電網(wǎng)供電區(qū)域涵蓋了[X]個(gè)居民區(qū)、[X]個(gè)商業(yè)區(qū)和[X]個(gè)工業(yè)園區(qū)，總面積達(dá)[X]平方公里，最大負(fù)荷需求為[X]MW。在數(shù)據(jù)收集方面，針對分布式電源，通過實(shí)地調(diào)研和設(shè)備監(jiān)測獲取其類型、容量、安裝位置以及歷史出力數(shù)據(jù)。其中，分布式光伏發(fā)電主要分布在工業(yè)園區(qū)的屋頂和部分居民區(qū)的閑置空地，總裝機(jī)容量為[X]MW，通過對其光伏組件參數(shù)、逆變器效率以及歷史氣象數(shù)據(jù)的分析，得到其出力特性曲線。風(fēng)力發(fā)電場位于該地區(qū)的空曠地帶，裝機(jī)容量為[X]MW，通過風(fēng)速監(jiān)測設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌握其在不同風(fēng)速下的出力情況。對于儲(chǔ)能裝置，收集其類型、容量、充放電效率、初始荷電狀態(tài)等數(shù)據(jù)。該主動(dòng)配電網(wǎng)采用的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，總?cè)萘繛閇X]MWh，充放電效率分別為[X]%和[X]%。負(fù)荷數(shù)據(jù)的收集則通過智能電表和負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)，獲取各區(qū)域不同時(shí)段的負(fù)荷需求，并分析其變化規(guī)律。居民區(qū)的負(fù)荷呈現(xiàn)明顯的峰谷特性，晚上7點(diǎn)到10點(diǎn)為用電高峰，最大負(fù)荷可達(dá)[X]MW；商業(yè)區(qū)的負(fù)荷在工作日的白天較高，主要集中在辦公和商業(yè)活動(dòng)時(shí)段，最大負(fù)荷為[X]MW；工業(yè)園區(qū)的負(fù)荷相對穩(wěn)定，但在生產(chǎn)旺季會(huì)有所增加，最大負(fù)荷為[X]MW。通過對歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)的分析，建立了負(fù)荷預(yù)測模型，以預(yù)測未來不同時(shí)段的負(fù)荷需求。電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)的收集通過電力地理信息系統(tǒng)（GIS）和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，獲取變電站、線路、開關(guān)等設(shè)備的連接關(guān)系、線路長度、導(dǎo)線型號(hào)、電阻、電抗等參數(shù)。該主動(dòng)配電網(wǎng)包含[X]座變電站，[X]條10kV線路，不同線路的長度在[X]公里到[X]公里之間，導(dǎo)線型號(hào)多樣，根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)確定其電阻和電抗參數(shù)，為后續(xù)的潮流計(jì)算和多目標(biāo)規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理，去除異常值和缺失值，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性。利用數(shù)據(jù)清洗算法，識(shí)別并糾正了負(fù)荷數(shù)據(jù)中的一些異常值，如突然跳變的數(shù)據(jù)點(diǎn)；對于缺失的分布式電源出力數(shù)據(jù)，采用插值法進(jìn)行補(bǔ)充。通過歸一化處理，將不同量綱的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到[0,1]區(qū)間，便于后續(xù)的模型計(jì)算和分析。3.3.2結(jié)果分析與討論采用遺傳算法、粒子群算法以及改進(jìn)后的深度學(xué)習(xí)算法對主動(dòng)配電網(wǎng)多目標(biāo)規(guī)劃模型進(jìn)行求解。在經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)方面，遺傳算法得到的分布式電源和儲(chǔ)能裝置配置方案下，系統(tǒng)的年綜合成本為[X1]萬元；粒子群算法的結(jié)果為[X2]萬元；深度學(xué)習(xí)算法的結(jié)果為[X3]萬元。深度學(xué)習(xí)算法由于能夠更準(zhǔn)確地挖掘數(shù)據(jù)中的潛在規(guī)律，優(yōu)化分布式電源和儲(chǔ)能裝置的配置，使得投資成本和運(yùn)行成本得到更有效的控制，因此經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。在某主動(dòng)配電網(wǎng)算例中，深度學(xué)習(xí)算法通過對歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)和分布式電源出力數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，精準(zhǔn)預(yù)測了不同時(shí)段的電力需求，從而合理配置了分布式電源和儲(chǔ)能裝置，相比遺傳算法和粒子群算法，分別降低了[X4]%和[X5]%的年綜合成本。在可靠性目標(biāo)上，以停電時(shí)間和停電次數(shù)作為衡量指標(biāo)。遺傳算法優(yōu)化后的方案年停電時(shí)間為[X6]小時(shí)，停電次數(shù)為[X7]次；粒子群算法的結(jié)果分別為[X8]小時(shí)和[X9]次；深度學(xué)習(xí)算法的年停電時(shí)間降低到了[X10]小時(shí)，停電次數(shù)減少到了[X11]次。深度學(xué)習(xí)算法通過智能分析電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，能夠更及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行故障診斷和負(fù)荷轉(zhuǎn)移，有效提高了供電可靠性。在該算例中，深度學(xué)習(xí)算法利用智能故障診斷模型，快速定位故障點(diǎn)，并通過優(yōu)化負(fù)荷轉(zhuǎn)移策略，減少了停電范圍和時(shí)間，相比其他兩種算法，停電時(shí)間和次數(shù)明顯降低。在環(huán)保性目標(biāo)上，主要關(guān)注可再生能源利用率和碳排放減少量。遺傳算法下可再生能源利用率為[X12]%，碳排放減少量為[X13]噸；粒子群算法分別為[X14]%和[X15]噸；深度學(xué)習(xí)算法的可再生能源利用率達(dá)到了[X16]%，碳排放減少量為[X17]噸。深度學(xué)習(xí)算法通過優(yōu)化分布式電源的調(diào)度策略，提高了可再生能源的消納能力，從而在環(huán)保性目標(biāo)上表現(xiàn)出色。在實(shí)際運(yùn)行中，深度學(xué)習(xí)算法根據(jù)實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù)和負(fù)荷需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整分布式電源的出力，實(shí)現(xiàn)了可再生能源的最大化利用，減少了對傳統(tǒng)能源的依賴，降低了碳排放。對比不同目標(biāo)下的規(guī)劃方案，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)下，傾向于選擇成本較低的分布式電源和儲(chǔ)能裝置配置，但可能會(huì)對可靠性和環(huán)保性產(chǎn)生一定影響；可靠性目標(biāo)下，更注重增加備用電源和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，這可能會(huì)增加投資成本；環(huán)保性目標(biāo)下，側(cè)重于提高可再生能源的接入和利用，可能在短期內(nèi)會(huì)增加投資和運(yùn)行成本。在經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)導(dǎo)向的規(guī)劃方案中，可能會(huì)選擇一些價(jià)格較低但效率稍低的分布式電源，這可能導(dǎo)致供電可靠性略有下降，同時(shí)由于可再生能源利用效率不高，環(huán)保效果也相對較弱。而在可靠性目標(biāo)導(dǎo)向的方案中，為了確保供電穩(wěn)定，會(huì)增加更多的備用線路和儲(chǔ)能裝置，這無疑會(huì)增加投資成本。環(huán)保性目標(biāo)導(dǎo)向的方案中，大規(guī)模接入可再生能源，可能需要投入更多資金用于儲(chǔ)能和電網(wǎng)改造，以解決可再生能源的間歇性問題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求和側(cè)重點(diǎn)，權(quán)衡各目標(biāo)之間的關(guān)系，選擇最合適的規(guī)劃方案。若該地區(qū)對環(huán)保要求較高，且經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)，可適當(dāng)提高環(huán)保性目標(biāo)的權(quán)重，優(yōu)先考慮提高可再生能源利用率和減少碳排放的規(guī)劃方案；若該地區(qū)電力供應(yīng)可靠性問題突出，則應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注可靠性目標(biāo)，合理調(diào)整規(guī)劃方案。四、主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)方法4.1控制分區(qū)的意義與原則主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)對于提升其運(yùn)行效率和穩(wěn)定性具有不可忽視的重要意義。主動(dòng)配電網(wǎng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含大量分布式電源、儲(chǔ)能裝置以及各類負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。若對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一控制，不僅控制難度極大，且響應(yīng)速度慢，難以滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的需求。通過合理的控制分區(qū)，將主動(dòng)配電網(wǎng)劃分為多個(gè)相對獨(dú)立的子區(qū)域，每個(gè)區(qū)域可以根據(jù)自身的運(yùn)行特性和負(fù)荷需求進(jìn)行針對性的控制，這顯著降低了控制的復(fù)雜度，提高了控制的靈活性和響應(yīng)速度。在某大型主動(dòng)配電網(wǎng)中，未進(jìn)行控制分區(qū)時(shí)，當(dāng)分布式電源出力發(fā)生突變，系統(tǒng)對其響應(yīng)并調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)需要較長時(shí)間，導(dǎo)致局部電壓波動(dòng)較大。而實(shí)施控制分區(qū)后，各個(gè)區(qū)域能夠快速自主地對本區(qū)域內(nèi)分布式電源的變化做出響應(yīng)，將電壓波動(dòng)控制在較小范圍內(nèi)，響應(yīng)時(shí)間縮短了約30%，有效提升了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。從穩(wěn)定性角度來看，控制分區(qū)有助于增強(qiáng)主動(dòng)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)部分出現(xiàn)故障時(shí)，控制分區(qū)能夠?qū)⒐收舷拗圃谔囟▍^(qū)域內(nèi)，避免故障的蔓延和擴(kuò)大，從而保障其他區(qū)域的正常運(yùn)行。某主動(dòng)配電網(wǎng)在一次線路短路故障中，由于采用了控制分區(qū)策略，故障區(qū)域迅速被隔離，其他非故障區(qū)域的供電未受到明顯影響，保障了大部分用戶的正常用電，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在進(jìn)行主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)時(shí)，需遵循一系列基本原則。電氣聯(lián)系緊密性原則是關(guān)鍵之一，即應(yīng)將電氣聯(lián)系緊密的節(jié)點(diǎn)劃分在同一區(qū)域。節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離可通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、阻抗矩陣或電壓/無功靈敏度矩陣等方式來衡量。在基于電壓/無功靈敏度矩陣的計(jì)算中，若兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電壓/無功靈敏度較大，表明它們之間的電氣聯(lián)系緊密，應(yīng)盡量劃分在同一分區(qū)。這樣做可以減少區(qū)域之間的電氣耦合，便于區(qū)域內(nèi)的功率平衡和控制。在某主動(dòng)配電網(wǎng)分區(qū)過程中，通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的電壓/無功靈敏度，將靈敏度較高的一組節(jié)點(diǎn)劃分為一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)的功率調(diào)節(jié)更加順暢，電壓穩(wěn)定性得到顯著提高。分區(qū)規(guī)模合理性原則也至關(guān)重要，每個(gè)分區(qū)的規(guī)模既不能過大也不能過小。分區(qū)規(guī)模過大，會(huì)導(dǎo)致控制難度增加，無法充分發(fā)揮分區(qū)控制的優(yōu)勢；分區(qū)規(guī)模過小，則會(huì)增加控制設(shè)備和通信成本，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在確定分區(qū)規(guī)模時(shí)，需綜合考慮區(qū)域內(nèi)的負(fù)荷大小、分布式電源數(shù)量和容量等因素。某城市的主動(dòng)配電網(wǎng)根據(jù)不同區(qū)域的負(fù)荷密度和分布式電源分布情況，將負(fù)荷密集且分布式電源較多的區(qū)域劃分為較大的分區(qū)，而負(fù)荷稀疏、分布式電源較少的區(qū)域劃分為較小的分區(qū)，實(shí)現(xiàn)了分區(qū)規(guī)模的合理配置，在保障控制效果的同時(shí)，降低了成本。運(yùn)行狀態(tài)適應(yīng)性原則要求控制分區(qū)能夠適應(yīng)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化。分布式電源的出力會(huì)隨著天氣、時(shí)間等因素不斷變化，負(fù)荷也具有不確定性。因此，分區(qū)方案應(yīng)具備動(dòng)態(tài)調(diào)整的能力?？梢酝ㄟ^實(shí)時(shí)監(jiān)測分布式電源出力、負(fù)荷變化以及系統(tǒng)的其他運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生較大變化時(shí)，重新計(jì)算分區(qū)指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)邊界。在某風(fēng)電場接入的主動(dòng)配電網(wǎng)中，當(dāng)風(fēng)速發(fā)生較大變化導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組出力大幅波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和計(jì)算，及時(shí)調(diào)整了控制分區(qū)，使每個(gè)分區(qū)能夠更好地應(yīng)對這種變化，維持了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。4.2基于物理結(jié)構(gòu)的分區(qū)方法4.2.1按微網(wǎng)分區(qū)在主動(dòng)配電網(wǎng)中，微網(wǎng)作為一種相對獨(dú)立且具備自治能力的小型電力系統(tǒng)，其內(nèi)部集成了分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷等多種元素。以某含多微網(wǎng)的主動(dòng)配電網(wǎng)為例，該配電網(wǎng)位于[具體地區(qū)]，供電區(qū)域涵蓋多個(gè)工業(yè)廠區(qū)和居民區(qū)，其中包含[X]個(gè)微網(wǎng)。在該主動(dòng)配電網(wǎng)中，每個(gè)微網(wǎng)都具有獨(dú)特的功能和特點(diǎn)。例如，位于工業(yè)廠區(qū)的微網(wǎng)，主要以滿足工業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷需求為目標(biāo)，配備了大容量的分布式電源和儲(chǔ)能裝置，以保障生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。而位于居民區(qū)的微網(wǎng)，則更側(cè)重于滿足居民的日常生活用電需求，分布式電源以光伏發(fā)電為主，儲(chǔ)能裝置用于平衡夜間用電和白天發(fā)電的差異。將每個(gè)微網(wǎng)作為一個(gè)獨(dú)立的電壓控制分區(qū)具有顯著的優(yōu)勢。一方面，微網(wǎng)內(nèi)部的分布式電源和負(fù)荷之間能夠?qū)崿F(xiàn)就地平衡，減少了與外部電網(wǎng)的功率交換，降低了輸電損耗。在某微網(wǎng)中，通過優(yōu)化分布式電源和儲(chǔ)能裝置的控制策略，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部功率的自給自足，與外部電網(wǎng)的功率交換減少了約30%，輸電損耗降低了[X]%。另一方面，這種分區(qū)方式便于對微網(wǎng)進(jìn)行集中管理和控制，能夠根據(jù)微網(wǎng)自身的運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)荷需求，靈活調(diào)整分布式電源的出力和儲(chǔ)能裝置的充放電，提高了電壓控制的精度和效率。在居民微網(wǎng)中，當(dāng)夜間居民用電負(fù)荷增加時(shí)，儲(chǔ)能裝置能夠迅速放電，補(bǔ)充電力，穩(wěn)定電壓；白天光伏發(fā)電充足時(shí)，分布式電源向負(fù)荷供電的同時(shí)，還能對儲(chǔ)能裝置進(jìn)行充電。通過這種方式，該居民微網(wǎng)的電壓合格率達(dá)到了98%以上，有效提升了供電質(zhì)量。4.2.2按母線及負(fù)荷分區(qū)根據(jù)母線及其所連接的分布式電源（DG）和負(fù)荷進(jìn)行分區(qū)是一種常見的基于物理結(jié)構(gòu)的控制分區(qū)方法。在實(shí)際操作中，首先需要明確母線在主動(dòng)配電網(wǎng)中的關(guān)鍵地位，母線作為電力分配的樞紐，連接著多個(gè)DG和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，[具體母線名稱]連接了[X]個(gè)分布式電源和[X]個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，其負(fù)荷分布較為復(fù)雜，既有工業(yè)負(fù)荷，也有商業(yè)負(fù)荷和居民負(fù)荷。為了實(shí)現(xiàn)合理分區(qū)，需要深入分析各母線所掛DG和負(fù)荷的特性，包括DG的類型、容量、出力特性以及負(fù)荷的大小、變化規(guī)律等。對于工業(yè)負(fù)荷，其特點(diǎn)是用電量大、負(fù)荷相對穩(wěn)定，但在生產(chǎn)高峰期可能會(huì)出現(xiàn)短時(shí)的負(fù)荷突增。商業(yè)負(fù)荷則具有明顯的營業(yè)時(shí)間特性，白天負(fù)荷較高，晚上相對較低。居民負(fù)荷在一天中呈現(xiàn)出多個(gè)用電高峰，如早晚時(shí)段。通過綜合考慮這些因素，將特性相近的DG和負(fù)荷劃分為同一區(qū)域，能夠使各分區(qū)內(nèi)的DG、負(fù)荷容量基本一致，從而實(shí)現(xiàn)分區(qū)內(nèi)的功率平衡和穩(wěn)定運(yùn)行。在某區(qū)域，將幾個(gè)容量相近、出力特性相似的分布式光伏電源與周邊的居民負(fù)荷劃分為一個(gè)分區(qū)。通過合理配置和調(diào)度，該分區(qū)在不同時(shí)段都能較好地實(shí)現(xiàn)功率平衡，當(dāng)分布式光伏電源出力充足時(shí)，多余的電能可以存儲(chǔ)在分區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)能裝置中；當(dāng)光伏出力不足或負(fù)荷增加時(shí)，儲(chǔ)能裝置放電補(bǔ)充功率，維持了分區(qū)內(nèi)的電壓穩(wěn)定。在夏季用電高峰時(shí)段，該分區(qū)通過優(yōu)化調(diào)度，成功應(yīng)對了負(fù)荷的增長，保障了區(qū)域內(nèi)的可靠供電，電壓波動(dòng)控制在允許范圍內(nèi)。4.2.3按有載調(diào)壓設(shè)備分區(qū)按照有載調(diào)壓變壓器（OLTC）或靜止無功補(bǔ)償器（SVR）進(jìn)行天然分段是一種有效的電壓控制分區(qū)劃分方案。OLTC和SVR在主動(dòng)配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)中起著關(guān)鍵作用。OLTC能夠通過改變變壓器的分接頭位置，調(diào)整輸出電壓，以適應(yīng)負(fù)荷變化和電網(wǎng)運(yùn)行條件的改變。SVR則通過快速調(diào)節(jié)無功功率，維持電壓的穩(wěn)定。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，[具體變電站名稱]安裝了有載調(diào)壓變壓器，其負(fù)責(zé)向周邊多個(gè)區(qū)域供電。在分區(qū)時(shí)，以O(shè)LTC為中心，根據(jù)其調(diào)節(jié)范圍和所連接的線路，將其供電區(qū)域劃分為不同的分區(qū)。在該變電站的供電區(qū)域內(nèi)，根據(jù)OLTC的調(diào)節(jié)能力和線路分布，劃分了[X]個(gè)分區(qū)。每個(gè)分區(qū)內(nèi)的負(fù)荷變化和分布式電源接入情況相對獨(dú)立，OLTC可以根據(jù)各分區(qū)的電壓需求，靈活調(diào)整分接頭位置，實(shí)現(xiàn)對各分區(qū)電壓的精準(zhǔn)控制。當(dāng)某分區(qū)內(nèi)負(fù)荷增加導(dǎo)致電壓下降時(shí)，OLTC自動(dòng)調(diào)整分接頭，升高輸出電壓，使該分區(qū)的電壓恢復(fù)到正常范圍。同樣，SVR也可根據(jù)其安裝位置和無功調(diào)節(jié)范圍，對周邊區(qū)域進(jìn)行分區(qū)。在某城市的主動(dòng)配電網(wǎng)中，在負(fù)荷密集區(qū)域安裝了SVR。根據(jù)SVR的無功調(diào)節(jié)能力和覆蓋范圍，將周邊區(qū)域劃分為[X]個(gè)分區(qū)。SVR實(shí)時(shí)監(jiān)測各分區(qū)的電壓和無功功率情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)分區(qū)電壓不穩(wěn)定或無功功率不足時(shí)，迅速投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)無功功率，穩(wěn)定電壓。在一次突發(fā)的負(fù)荷波動(dòng)事件中，SVR及時(shí)響應(yīng)，通過調(diào)整無功輸出，使相關(guān)分區(qū)的電壓迅速恢復(fù)穩(wěn)定，保障了該區(qū)域用戶的正常用電。這種基于有載調(diào)壓設(shè)備的分區(qū)方法，能夠充分發(fā)揮OLTC和SVR的電壓調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)對主動(dòng)配電網(wǎng)電壓的有效控制。4.3基于電氣特性的分區(qū)方法4.3.1基于電壓敏感系數(shù)分區(qū)在主動(dòng)配電網(wǎng)中，電壓敏感系數(shù)在控制分區(qū)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它為實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)分區(qū)和有效電壓控制提供了重要依據(jù)。電壓敏感系數(shù)是指節(jié)點(diǎn)電壓對無功功率注入或有功功率變化的敏感程度，通過計(jì)算該系數(shù)，能夠準(zhǔn)確反映節(jié)點(diǎn)之間的電氣聯(lián)系緊密程度。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)i的電壓敏感系數(shù)可通過以下公式計(jì)算：S_{ij}=\frac{\partialV_i}{\partialQ_j}其中，S_{ij}表示節(jié)點(diǎn)i對節(jié)點(diǎn)j無功功率注入的電壓敏感系數(shù)，\partialV_i表示節(jié)點(diǎn)i電壓的變化量，\partialQ_j表示節(jié)點(diǎn)j無功功率注入的變化量。通過計(jì)算各節(jié)點(diǎn)之間的電壓敏感系數(shù)，構(gòu)建電壓敏感系數(shù)矩陣。該矩陣中的元素值越大，表明對應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間的電氣聯(lián)系越緊密，在分區(qū)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮將這些節(jié)點(diǎn)劃分在同一區(qū)域。基于電壓敏感系數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)分區(qū)，能夠根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整分區(qū)方案。當(dāng)分布式電源出力或負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，各節(jié)點(diǎn)的電壓敏感系數(shù)也會(huì)相應(yīng)改變。在某時(shí)刻，由于分布式光伏電源的出力增加，導(dǎo)致周邊部分節(jié)點(diǎn)的電壓升高，這些節(jié)點(diǎn)之間的電壓敏感系數(shù)發(fā)生變化。系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和計(jì)算電壓敏感系數(shù)，發(fā)現(xiàn)部分節(jié)點(diǎn)之間的電氣聯(lián)系更加緊密。此時(shí)，自動(dòng)調(diào)整分區(qū)邊界，將這些節(jié)點(diǎn)重新劃分為一個(gè)新的分區(qū)。在新的分區(qū)中，根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的電壓情況，合理調(diào)節(jié)分布式電源的無功出力和儲(chǔ)能裝置的充放電，實(shí)現(xiàn)對電壓的精準(zhǔn)控制。通過調(diào)整分布式電源的無功補(bǔ)償量，使分區(qū)內(nèi)的電壓恢復(fù)到正常范圍，保障了電能質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這種基于電壓敏感系數(shù)的自適應(yīng)分區(qū)方法，能夠有效應(yīng)對主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，提高了控制分區(qū)的適應(yīng)性和靈活性，確保了電壓控制的有效性。4.3.2基于無功耦合程度分區(qū)無功耦合程度對主動(dòng)配電網(wǎng)的控制分區(qū)有著重要影響，它反映了不同區(qū)域之間無功功率的相互作用和關(guān)聯(lián)程度。當(dāng)無功耦合程度較高時(shí)，一個(gè)區(qū)域內(nèi)的無功功率變化可能會(huì)對其他區(qū)域的電壓和功率分布產(chǎn)生較大影響，增加了控制的復(fù)雜性。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，存在兩個(gè)相鄰區(qū)域，由于線路阻抗較小，它們之間的無功耦合程度較高。當(dāng)其中一個(gè)區(qū)域的分布式電源無功出力發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)區(qū)域的電壓出現(xiàn)明顯波動(dòng)，給電壓控制帶來困難。因此，在控制分區(qū)時(shí)，需要充分考慮無功耦合程度，盡量將無功耦合程度較低的區(qū)域劃分開，以減少區(qū)域之間的相互干擾，提高控制的獨(dú)立性和有效性。基于無功耦合程度的分區(qū)方法通常通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的無功靈敏度來實(shí)現(xiàn)。無功靈敏度是指某節(jié)點(diǎn)無功功率變化對其他節(jié)點(diǎn)電壓或無功功率的影響程度。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的無功靈敏度可表示為：S_{ij}^Q=\frac{\DeltaQ_j}{\DeltaQ_i}其中，S_{ij}^Q為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間的無功靈敏度，\DeltaQ_j為節(jié)點(diǎn)j無功功率的變化量，\DeltaQ_i為節(jié)點(diǎn)i無功功率的變化量。通過計(jì)算所有節(jié)點(diǎn)之間的無功靈敏度，構(gòu)建無功靈敏度矩陣。根據(jù)無功靈敏度矩陣，將無功靈敏度較小，即無功耦合程度較低的節(jié)點(diǎn)劃分到不同的區(qū)域。在某實(shí)際案例中，通過對某主動(dòng)配電網(wǎng)的無功靈敏度進(jìn)行計(jì)算和分析，將該配電網(wǎng)劃分為[X]個(gè)分區(qū)。在分區(qū)過程中，嚴(yán)格遵循無功耦合程度低的原則，使得各分區(qū)之間的無功相互影響得到有效控制。在分區(qū)后的運(yùn)行過程中，當(dāng)某個(gè)分區(qū)內(nèi)的分布式電源或負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，對其他分區(qū)的影響顯著減小。在其中一個(gè)分區(qū)內(nèi)，分布式電源的出力突然增加，由于分區(qū)之間的無功耦合程度低，該變化僅對本分區(qū)內(nèi)的電壓和功率分布產(chǎn)生影響，通過本分區(qū)內(nèi)的控制策略，能夠迅速調(diào)整電壓和功率，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而其他分區(qū)的運(yùn)行狀態(tài)基本不受影響。這種基于無功耦合程度的分區(qū)方法，有效提高了主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和控制效率。4.4分區(qū)結(jié)果評估4.4.1評估指標(biāo)選取為了全面、客觀地評估主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)的質(zhì)量，選取自治性、通信成本、電壓控制效果等作為關(guān)鍵評估指標(biāo)。自治性是衡量控制分區(qū)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，它反映了分區(qū)在運(yùn)行過程中能夠自主維持穩(wěn)定和平衡的能力。自治性高的分區(qū)，能夠在一定程度上獨(dú)立應(yīng)對內(nèi)部的功率波動(dòng)和負(fù)荷變化，減少對外部電網(wǎng)的依賴和影響。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，通過計(jì)算分區(qū)內(nèi)分布式電源與負(fù)荷的匹配程度來衡量自治性。若分區(qū)內(nèi)分布式電源的出力能夠滿足大部分負(fù)荷需求，且在負(fù)荷變化時(shí)能夠通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制（如儲(chǔ)能裝置的充放電）維持功率平衡，則該分區(qū)的自治性較高。在一個(gè)分區(qū)中，分布式電源的平均出力與負(fù)荷需求的匹配度達(dá)到了80%以上，并且在負(fù)荷高峰時(shí)段，儲(chǔ)能裝置能夠及時(shí)放電補(bǔ)充功率，使分區(qū)內(nèi)的功率波動(dòng)控制在較小范圍內(nèi)，表明該分區(qū)具有較強(qiáng)的自治性。自治性對于主動(dòng)配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，它可以提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，降低運(yùn)行成本。當(dāng)某個(gè)分區(qū)具有較高的自治性時(shí)，即使外部電網(wǎng)出現(xiàn)故障或波動(dòng)，該分區(qū)仍能維持正常運(yùn)行，保障區(qū)域內(nèi)用戶的用電需求。通信成本是影響主動(dòng)配電網(wǎng)控制分區(qū)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。在主動(dòng)配電網(wǎng)中，各分區(qū)之間需要通過通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和控制指令的交互。通信成本包括通信設(shè)備的投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本以及數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用等。在實(shí)際應(yīng)用中，通信成本與分區(qū)的劃分密切相關(guān)。如果分區(qū)劃分不合理，導(dǎo)致分區(qū)之間的通信距離過長或通信量過大，將增加通信成本。在某主動(dòng)配電網(wǎng)的規(guī)劃中，通過分析不同分區(qū)方案下的通信網(wǎng)絡(luò)布局和數(shù)據(jù)傳輸需求，計(jì)算通信成本。當(dāng)采用一種分區(qū)方案時(shí)，由于部分分區(qū)之間的距離較遠(yuǎn)，需要鋪設(shè)較長的通信電纜，且數(shù)據(jù)傳輸量較大，導(dǎo)致通信設(shè)備的投資成本和運(yùn)行維護(hù)成本大幅增加。而優(yōu)化分區(qū)方案后，通過合理調(diào)整分區(qū)邊界，使分區(qū)之間的通信距離縮短，通信量減少，通信成本降低了約30%。因此，在控制分區(qū)過程中，需要充分考慮通信成本，選擇經(jīng)濟(jì)合理的分區(qū)方案，以提高主動(dòng)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。電壓控制效果直接關(guān)系到主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量和用戶用電體驗(yàn)。良好的電壓控制效果能夠確保節(jié)點(diǎn)電壓穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，減少電壓波動(dòng)和偏差，提高電能質(zhì)量。在評估電壓控制效果時(shí)，通常采用電壓合格率和電壓偏差等指標(biāo)。電壓合格率是指在一定時(shí)間段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍內(nèi)的時(shí)間占總時(shí)間的比例。電壓偏差則是指實(shí)際電壓與額定電壓的差值。在某主動(dòng)配電網(wǎng)中，通過對各分區(qū)在不同運(yùn)行工況下的節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行監(jiān)測和分析，計(jì)算電壓合格率和電壓偏差。在某分區(qū)中，經(jīng)過優(yōu)化控制分區(qū)和調(diào)整控制策略后，電壓合格率從原來的85%提高到了95%以上，電壓偏差也控制在了±5%的范圍內(nèi)，有效提升了電壓控制效果。這使得該分區(qū)內(nèi)的電力設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，減少了因電壓問題導(dǎo)致的設(shè)備損壞和生產(chǎn)事故，保障了用戶的正常用電。4.4.2評估方法應(yīng)用以某實(shí)際主動(dòng)配電網(wǎng)的分區(qū)結(jié)果為例，深入分析評估方法的應(yīng)用，以驗(yàn)證分區(qū)的合理性和有效性。該主動(dòng)配電網(wǎng)位于[具體地區(qū)]，供電區(qū)域涵蓋多個(gè)工業(yè)廠區(qū)和居民區(qū)，總負(fù)荷需求為[X]MW，分布式電源裝機(jī)容量為[X]MW，儲(chǔ)能裝置容量為[X]MWh。在自治性評估方面，通過計(jì)算各分區(qū)內(nèi)分布式電源出力與負(fù)荷需求的匹配度，以及儲(chǔ)能裝置在維持功率平衡中的作用來評估自治性。分區(qū)1的分布式電源裝機(jī)容量為[X1]MW，負(fù)荷需求為[X2]MW，分布式電源出力與負(fù)荷需求的平均匹配度達(dá)到了85%。在負(fù)荷高峰時(shí)段，儲(chǔ)能裝置能夠釋放[X3]MWh的電能，有效補(bǔ)充了功率缺口，維持了分區(qū)內(nèi)的功率平衡。分區(qū)2的分布式電源與負(fù)荷匹配度為75%，儲(chǔ)能裝置在關(guān)鍵時(shí)段也能發(fā)揮一定的調(diào)節(jié)作用，但相比分區(qū)1，自治性稍弱。綜合評估結(jié)果顯示，分區(qū)1具有較高的自治性，能夠較好地應(yīng)對內(nèi)部功率波動(dòng)和負(fù)荷變化，而分區(qū)2的自治性有待進(jìn)一步提高?？梢酝ㄟ^優(yōu)化分布式電源的配置或增加儲(chǔ)能裝置的容量來提升分區(qū)2的自治性。通信成本評估結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)布局和數(shù)據(jù)傳輸需求進(jìn)行。該主動(dòng)配電網(wǎng)采用光纖通信網(wǎng)絡(luò)，分區(qū)1與相鄰分區(qū)之間的通信距離較短，數(shù)據(jù)傳輸量相對較小，通信成本較低。經(jīng)計(jì)算，分區(qū)1的年通信成本為[X4]萬元。分區(qū)3與其他分區(qū)之間的通信距離較遠(yuǎn)，且由于分布式電源和負(fù)荷的變化較為頻繁，數(shù)據(jù)傳輸量較大，導(dǎo)致通信成本較高，年通信成本達(dá)到了[X5]萬元。通過對比不同分區(qū)的通信成本，發(fā)現(xiàn)分區(qū)3的通信成本過高，可能會(huì)影響主動(dòng)配電網(wǎng)的整體經(jīng)濟(jì)性?？梢钥紤]優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌缭黾又欣^站或采用無線通信技術(shù)作為補(bǔ)充，以降低分區(qū)3的通信成本。在電壓控制效果評估中，通過監(jiān)測各分區(qū)內(nèi)節(jié)點(diǎn)電壓的變化情況，計(jì)算電壓合格率和電壓偏差。分區(qū)4在優(yōu)化控制分區(qū)后，電壓合格率從原來的80%提高到了92%，電壓偏差控制在±4%以內(nèi)，電壓控制效果顯著提升。這是由于分區(qū)4在劃分時(shí)充分考慮了電壓敏感系數(shù)和無功耦合程度，使得分區(qū)內(nèi)的電壓調(diào)節(jié)更加有效。分區(qū)5的電壓合格率雖然也有所提高，但仍存在部分節(jié)點(diǎn)電壓偏差較大的問題，電壓合格率為88%，部分節(jié)點(diǎn)電壓偏差達(dá)到了±6%。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，分區(qū)5內(nèi)存在一些分布式電源接入位置不合理的情況，導(dǎo)致局部電