王子驰

摘 要：电力作为我国重要的能源和资源，一直在人们的生活、生产中发挥重要作用，而真正推动电力能源予以更好应用的重要因素之一便是配电网作用的发挥。交直流混合配电网已经成为配电网系统发展的重要趋势和发展方向，通过其运行中关键技术的分析研究，可以促使配电网系统的可靠发展，实现电力系统的优化建设。本文就交直流混合配电网规划运行关键技术进行分析研究，希望可以为配电网系统的发展提供借鉴。

关键词：配电网 交直流混合配电网 网架结构 优化规划

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（b）-00-02

1 交直流配电网网架规划研究意义

随着社会经济的快速发展也带来了用电量的越来越大，因此，也带动了供配电技术的不断发展。目前，在现实中所应用的配网结构、负荷控制、系统操作等方面的技术含量越来越高。尽管如此，我国的配电技术发展速度还是跟不上经济建设发展速度，配电网的更新升级速度较慢，常规的交流配电技术发展应用水平不高，不能够较好地满足经济建设的需要。网架布局落后、设计不合理等问题导致供电能力较低，造成的成本消耗较大的现状。作为新技术的DG研发使用，这将更加充分地暴露出常规配电技术在应用中的缺陷。对于目前DS的发展阶段来看，柔性直流互联技术的应用还存在不成熟的地方，需要在是否适用于配电网的运行进行完善的研究论证。在这种背景下，就要首先解决交直流配电网的优化规划问题，这是配电网结构升级的技术关键，而具体的电网网架优化设计方法是研究的重中之重，明确交直流的应用场景具有丰富的应用价值。

2 交直流混合配电网规划运行关键技术

2.1 交直流混合配电网优化规划技术

交直流混合配电网的优化规划是配电网结构设计亟需解决的核心问题，如果得到了较好的解决，那么交直流混合配电网应用可行性也就也就实现了大的突破。目前关于交直流混合配电网优化规划研究，主要倾向于传统交流配电网规划的改良，并尝试应用于特殊的应用场景。而对于城市交流配电网的扩建方面的交直流混合配电网的应用方法研究的成果还不是特别丰富。由于优化问题必须要满足优化变量、优化目标和约束条件这3个因素，交直流混合配电网的规划模型具有独特性。模型的优化量变需要考虑直流源、荷以及柔性直流装置的位置和容量等因素；另外，也可以尝试与交直流混合配电网调度运行方式进行结合来增加优化变量。

对于优化的目标而言，经济适用性和运行质量的安全可靠还是主要的评估标准。经济实用型评估主要围绕在使用周期内的资金成本的投入、回收以及运行成本的核算问题。交直流混合配电网所配备的柔性直流互联装置部分由于安装的成本较高，需要在更加充分的核算论证的基础上进行优化。而直流线路部分则建设时间较长，而且会随着直流子系统的不断完善而逐步递增，因此要分阶段对其进行经济评估。而交直流混合配电网的运行质量评估主要集中在柔性直流设备的安全质量运行方面，并考虑其在直流子系统的配合下所体现出的运行质量。而目前所开展的研究主要集中于单项指标优化。但是这种研究所提供的信息不够充分，因此，多目标优化将是未来研究的必然趋势。

2.2 交直流混合配电网调度与控制技术

2.2.1 交直流混合配电网的调度方案

交直流混合配电网的调度方案的制定应当根据分布式电源、储能设备和实际的负荷特性等因素来进行。由于交直流混合配电网相比于传统配电网具有明显的不同，所以两者的调度方式也存在较大差异，交直流混合配电网可在柔性互联装置的辅助下，实现更大区域范围的灵活调动。目前在此方面的研究存在较大的不足，研究领域更加倾向于柔性交直流混合电网的最优潮流方面。有的学者采用遗传算法、牛顿法和二阶锥规划的技术方法对交直流混合电网OPF问题进行了研究论证。内点法在电力系统的优化中比较常见，有的学者在此基础上建立了交直流混合电网内点法OPF应用模型，这对实际应用起到较大的推动作用。建立在OPF研究的基础上，部分专家学者已经考虑并实际做出了多时段状态下交直流混合电网调度问题的研究，运用的方法包括通过对模型进行简化处理来降低求解难度、对算法进行分解优化，把复杂的问题划分成几个部分来进行求解等。对于上述的研究，按照分布式理念来进行交直流混合配电网的优化调度方案的优化研究的方法最具可行性，因为第一，交直流混合配电网的内部结构分区设置比较清晰，这就容易对各个优化部分进行划分，而且柔性直流换流站具有较强的功率控制能力，可以利于不同部分研究建模难度的降低和求解；第二，交流配电网区域内部可以保持相对独立的运行，这就方便对控制系统进行优化设置，分布式优化还可以利用各区域的独立运行能力，实现一并的计算；第三，分布式的优化理念，可以使得配電网内的信息传递距离得到控制，降低了通信的需求压力，还可以有效地确保信息传送的安全。

2.2.2 交直流混合配电网的协调控制策略

多端柔性直流配电网将会是交直流混合配电网应用研究的重要问题部分，其协调控制策略具备的可靠性能够直接影响交直流混合配电网的安全运行。多端柔性直流配电网的运行控制一般采取分层的形式，其中包括系统级控制和换流站级控制，其中系统级控制主要用来确保直流电网的功率平衡和电压稳定，换流站级控制实主要用来确保各个换流站与上级运行指令保持同步，并对运行点进行及时的调整。那么，由系统级控制、换流站级控制与调度级控制就组成了交直流混合配电网的调度控制系统。其中，系统级控制可以深入分为一次和二次控制层。二次控制层能够对一次控制中的错误信息进行清除，从而实现多端柔性直流系统的优化运行。

系统级一次控制是依靠对各个换流站之间的控制模式进行设置来实现，主要包括主从控制、电压偏差控制和下垂控制等。其中电压偏差控制模式以及下垂控制模式具备更强的可靠性和更广的运行范围，所以受到广泛的肯定。

矢量控制是实现换流站级控制所采用的主要技术方式，由坐标变换功能使abc坐标系转为dq坐标系，以达到直接控制有功、无功功率的效果。常见的矢量控制形式是在比例—积分控制器的应用基础上所设计出来的。该类控制器在运行中存有因运行点变化过大而造成控制效果不稳定的缺陷，针对此情况，很多研究者对其进行了改良，以不断完善控制效果。此外，有的研究者受到VSC换流器的非线性数学模型的思维启发，发明出非线性控制策略，这种策略不会因某一个运行点发生改变而影响控制器整体效果，从而实现更加优化的控制效果。

3 结语

做好交直流混合配电网规划运行关键技术的分析研究，才能够让配电网的发展越来越好，配电网的网架结构、优化规划方法、调度控制方法都是其中影响配电网规划运行的重要及关键技术，都是需要高度重视的方面。相关人员更加需要从实际情况出发，做好交直流混合配电网规划运行关键技术的研究分析，让配电网系统的发展越来越好。

参考文献

[1] 王伟.交直流配电网网架优化规划及典型应用场景研究[D].北京交通大学，2018.

[2] 陈潇鹏.交直流配电网优化运行关键技术及仿真研究[D].东南大学，2017.

[3] 《电网技术》第40卷（2016）作者姓名检索表[J].电网技术，2016，40（12）：403-442.