近年來，為應(yīng)對氣候變化、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)電和太陽能發(fā)電等可再生能源已成為國內(nèi)外的共識。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》，國家將繼續(xù)大力發(fā)展風(fēng)電發(fā)電和太陽能發(fā)電，通過多種措施實現(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)的部分時段，甚至出現(xiàn)了可再生分布式電源（Renewable Distributed Generation, RDG）滲透率超過100%的狀況，而一些接在配電網(wǎng)末端的分布式電源會帶來嚴(yán)重的過電壓問題，影響配電網(wǎng)對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)帶來的問題，“主動配電網(wǎng)”的概念應(yīng)運而生。

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配電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行機(jī)制：有學(xué)者從多時間尺度角度研究主動配電網(wǎng)協(xié)調(diào)運行策略；有學(xué)者提出配電網(wǎng)越限風(fēng)險指標(biāo)，將越限風(fēng)險指標(biāo)融入配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度，兼顧了配電網(wǎng)運行經(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)者通過協(xié)調(diào)調(diào)度配電網(wǎng)中的各種調(diào)度資源實現(xiàn)能量優(yōu)化調(diào)度。

中國配電網(wǎng)正朝著智能化的方向發(fā)展，《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動計劃》（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)運行水平和RDG的消納率。近年來國內(nèi)外對網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)在配電網(wǎng)中應(yīng)用的關(guān)注日益增多，考慮動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的主動配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行首先需要關(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)損無法忽略，且配電網(wǎng)的分布式電源消納在滲透率過高時會帶來過電壓問題，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)有功無功協(xié)調(diào)的多時段優(yōu)化運行機(jī)制，構(gòu)建了一個混合整數(shù)二階錐模型，并利用數(shù)學(xué)方法實現(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)約束來保證配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完整性和有序性，因此考慮動態(tài)重構(gòu)的主動配電網(wǎng)運行優(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)對減小網(wǎng)損的作用?；诖?，有學(xué)者將網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)引入配電網(wǎng)優(yōu)化運行機(jī)制中，實現(xiàn)配電網(wǎng)減少RDG削減、阻塞管理和改善電壓分布的目的。

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

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應(yīng)對變化性的電源（風(fēng)/光），并構(gòu)建了一個隨機(jī)的混合整數(shù)線性問題，但是其采用的是線性近似模型且沒有考慮開關(guān)頻繁動作給配電網(wǎng)帶來的安全性影響。

綜上所述，已有文獻(xiàn)對DNR在提升配電網(wǎng)RDG消納能力方面的研究不夠深入。為此，本文將小時級的DNR引入配電網(wǎng)優(yōu)化運行機(jī)制，考慮了潮流方程約束和開關(guān)動作次數(shù)約束，以降低配電網(wǎng)綜合運行成本為目標(biāo)，建立了考慮動態(tài)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型；然后利用二階錐松弛技術(shù)對非凸的潮流約束進(jìn)行凸化處理，并提出“支路電壓”對非凸的變量乘積項進(jìn)行變量分離線性化，將模型轉(zhuǎn)化為一個MISOCP問題；最后基于擴(kuò)展IEEE 33節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真計算，計算結(jié)果表明，所提考慮DNR的主動配電網(wǎng)運行優(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)點配電網(wǎng)系統(tǒng)

結(jié)論

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

• 1）本文以配電網(wǎng)綜合運行成本最低為目標(biāo)，計及了潮流方程約束和開關(guān)動作次數(shù)約束條件，同時整合RDG、無功補償裝置等可調(diào)資源，建立了考慮DNR的主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型，該模型可以準(zhǔn)確地描述考慮大規(guī)模RDG接入時主動配電網(wǎng)的運行需求。
• 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)化方法可以對非凸的潮流方程和變量乘積項進(jìn)行凸化處理，進(jìn)而將原模型轉(zhuǎn)化為容易求解的MISOCP問題，大大降低求解難度。
• 3）利用擴(kuò)展IEEE 33節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行算例驗證。算例結(jié)果表明：在RDG滲透率較高時，DNR可以大幅提高配電網(wǎng)的RDG消納水平，改善配電網(wǎng)運行狀態(tài)；所考慮的開關(guān)動作次數(shù)約束可以自動剔除收益較少的重構(gòu)方案，從而實現(xiàn)重構(gòu)帶來的經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險性之間的平衡。

考慮到配電網(wǎng)運行的經(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)一步研究的問題。