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傳統(tǒng)配電網(wǎng)屬于無源電網(wǎng)，從主網(wǎng)受電后，經(jīng)由拓?fù)涓鳟惖呐潆娋W(wǎng)絡(luò)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行供電。新能源出現(xiàn)后，配電網(wǎng)進(jìn)化為有源配電網(wǎng)。滲透率較低時(shí)，分布式電源（Distributed Generation, DG）的工況不會(huì)影響電網(wǎng)運(yùn)行。隨著主動(dòng)負(fù)荷的出現(xiàn)，部分區(qū)域的DG、負(fù)荷可以組織成有源微電網(wǎng)，繼而借助合適的手段連接成配電網(wǎng)，此時(shí)，配電網(wǎng)便進(jìn)化為主動(dòng)配電網(wǎng)。

傳統(tǒng)的聯(lián)接媒介主要為交流聯(lián)絡(luò)線，但此類聯(lián)接模式不易控制潮流，局部的擾動(dòng)也會(huì)直接傳導(dǎo)到配電網(wǎng)其他環(huán)節(jié)。與此同時(shí)，在微電網(wǎng)因外部故障或其他原因形成局部孤島后，其再并網(wǎng)過程易產(chǎn)生新的沖擊，影響配電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需考慮先進(jìn)的設(shè)備對(duì)各有源微電網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)。

柔性多狀態(tài)開關(guān)（Flexible Multi-state Switch, FMS）是智能軟開關(guān)（Soft Normal Open Point, SNOP）研究領(lǐng)域的最新成果，可以將不同電壓等級(jí)和相位的微電網(wǎng)柔性互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)有功功率在配電網(wǎng)間的柔性傳輸。目前關(guān)于柔性多狀態(tài)開關(guān)的研究主要集中于控制策略和分區(qū)接入方法的研究，其運(yùn)行優(yōu)化特性可以參看柔性多狀態(tài)開關(guān)的相關(guān)研究成果。

柔性多狀態(tài)開關(guān)的接入可以改變配電網(wǎng)中的潮流流動(dòng)，降低配電網(wǎng)的網(wǎng)損，幫助提升配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。但柔性多狀態(tài)開關(guān)不同的安裝位置、個(gè)數(shù)及時(shí)序運(yùn)行值均會(huì)影響配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，需針對(duì)上述因素對(duì)柔性多狀態(tài)開關(guān)進(jìn)行合理規(guī)劃。

然而，當(dāng)計(jì)及時(shí)序優(yōu)化的規(guī)劃模型與配電網(wǎng)整體經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化問題相結(jié)合后，將大大增加規(guī)劃工作的復(fù)雜度。對(duì)此，可以將時(shí)序因素作為約束體現(xiàn)，將問題側(cè)重點(diǎn)放在如何實(shí)現(xiàn)含柔性多狀態(tài)開關(guān)的配電網(wǎng)規(guī)劃上，以確保模型的復(fù)雜程度落于能夠有效求解的合理區(qū)間內(nèi)。

強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華中科技大學(xué)）、易事特集團(tuán)股份有限公司的研究人員首先建立了主動(dòng)式配電網(wǎng)的潮流模型，在此基礎(chǔ)上充分計(jì)及柔性多狀態(tài)開關(guān)接入的影響，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化建模；然后，建立以配電網(wǎng)運(yùn)行及建設(shè)成本為指標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)，針對(duì)最終優(yōu)化過程中的非線性求解問題，采用二階錐模型轉(zhuǎn)換的方式提高求解效率；最后，基于IEEE 33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行算例驗(yàn)證，對(duì)比了無柔性多狀態(tài)開關(guān)接入及不同柔性多狀態(tài)開關(guān)接入方案的配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和電壓偏移量，進(jìn)而做出最優(yōu)評(píng)估和不同工況的運(yùn)行分析，展現(xiàn)了柔性多狀態(tài)開關(guān)對(duì)于優(yōu)化配電網(wǎng)運(yùn)行的顯著優(yōu)勢(shì)，通過對(duì)比顯示了所提算法的計(jì)算高效性。

研究人員最后仿真分析驗(yàn)證了柔性多狀態(tài)開關(guān)在實(shí)現(xiàn)孤島微電網(wǎng)零沖擊并網(wǎng)中的有效性，并得到如下結(jié)論：

1）利用凸松弛技術(shù)將計(jì)及配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行時(shí)序的大規(guī)模非線性規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換為二階錐規(guī)劃問題，能在保證最優(yōu)解的同時(shí)，大幅提升模型的求解效率，減小占用內(nèi)存。

2）算例結(jié)果顯示，在柔性多狀態(tài)開關(guān)的調(diào)節(jié)下，配電網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)電壓優(yōu)化效果十分明顯，潮流分布更加均衡，在不同運(yùn)行場(chǎng)景下均能有效提升含新能源主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行性能。隨著接入配電網(wǎng)的FMS數(shù)量的增多，配電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)電壓越發(fā)趨于1(pu)。但是，柔性多狀態(tài)開關(guān)數(shù)量的增加也將帶來更高的安裝運(yùn)維費(fèi)用，從而導(dǎo)致目標(biāo)配電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性先變好再變差。

3）同時(shí)，在電網(wǎng)發(fā)生孤島并且需要再并網(wǎng)時(shí)，柔性多狀態(tài)開關(guān)的接入可以發(fā)揮積極的作用，實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)恢復(fù)供電后的較短時(shí)間內(nèi)完成微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的功率聯(lián)接，從而大大緩解了微電網(wǎng)運(yùn)行的壓力，為微電網(wǎng)預(yù)同步提供了可靠的支撐及充足的時(shí)間。

研究人員指出本課題在研究柔性多狀態(tài)開關(guān)接入的主動(dòng)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性規(guī)劃時(shí)，尚未考慮柔性多狀態(tài)開關(guān)的故障對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行所造成的損失。雖然本工作還不能斷言含柔性多狀態(tài)開關(guān)的方案更優(yōu)，但是在某個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了這類新型配電網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。目前，合理計(jì)及柔性多狀態(tài)開關(guān)的可靠性因素還存在較大的難度，未來將對(duì)此開展進(jìn)一步研究。

本文編自2021年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》增刊2，論文標(biāo)題為“基于柔性多狀態(tài)開關(guān)互聯(lián)的微配網(wǎng)一體化規(guī)劃及運(yùn)行評(píng)估”，作者李正天、葉雨晴 等。