复杂有源配电网供电路径快速优化

上海电力学院、福建省电力公司、上海市供电公司的研究人员迟吉运、韦钢、李功新、李沁愉、张嘉堃，在2017年第13期《电工技术学报》上撰文指出，配电网络结构日益复杂化以及分布式电源广泛接入带来的不确定性，增加了配电网供电路径优化的难度，传统配电网重构方法很难满足其快速性要求。

针对风机、光伏出力的波动性，在构造的概率场景模型基础上，基于时间尺度进行出力分割，并利用无重复生成树策略对复杂搜索空间进行简化，避免重复性辐射型校验，减少解空间的冗余度，采取改进的编码策略以及改进的教学优化算法对重构模型进行求解，提高搜索的速度和全局寻优能力。算例分析证明了所提方法的快速性和有效性。

配电网是连接输电网与电力用户的中间桥梁，其可靠、经济运行对整个电力系统的稳定性具有重要影响[1]。其中，有源配电网的相关研究是当前国内外热点，针对复杂有源配电网供电路径的优化问题，可以通过网络重构来实现，该方法操作简便且高效，具有明显的经济效益和社会效益[2,3]。

目前，分布式电源（Distributed Generation, DG）在配电网的接入比重逐渐增大，成为有源配电网的主要特征之一。其广泛接入在应对供电紧张等方面起到了重要作用，然而规模化接入的间歇性新能源出力具有不确定性，为有源配电网的协调控制带来极大挑战[4,5]。

在传统的配电网研究中，为简化计算，分布式电源常常处理成“负”的恒功率模型[6-8]。该处理方法往往忽略其出力随机性对配电网供电路径优化产生的不确定影响，有失一般性。因此，传统的重构方法如启发式算法、人工智能算法及新兴的混合算法等[9-12]并不完全适用。

场景分析[13-15]是解决随机问题的有效方法，目前已越来越多地应用到考虑DG不确定性出力影响的有源配电网研究中。然而，网络结构复杂性以及DG渗透率日益增加，会导致重构优化过程中产生组合爆炸问题，影响搜索效率，不满足复杂有源配电网供电路径快速寻优的要求。如何构造计算速度快，又能获得全局最优、适用于复杂有源配电网的重构方法具有一定的研究价值。

本文基于时间尺度来分割风机和光伏的出力波动，构造不同概率场景模型，利用无重复生成树策略以缩减复杂配电网供电路径搜索空间，减少无效解的产生，并结合十进制编码策略和改进教学优化算法的应用，提高重构方法全局寻优的搜索效率，算例分析证明了所提多方面优化的重构方法的快速性及有效性。

图1 网络等效简化流程

结论

本文面向复杂有源配电网最优供电路径的快速搜索，为了达到快速寻优的目的，在搜索过程中采取多方面、多阶段优化，主要结论如下：

1）基于时间尺度的风机和光伏的分场景随机性模型能够有效地分割出力的波动性，同时具有相对较高的准确度，符合工程实际，体现了对分布式电源随机出力的适应性。

2）简化复杂网络，并利用无重复生成树策略使搜索限定在辐射型空间中，可以避免大量无效解产生，无需再进行辐射型校验，有效缩短配电网供电路径寻优的计算时间，体现了当今复杂有源配电网供电路径寻优的快速性要求。

3）引入十进制编码策略来减少编码的冗余度，并对教学优化算法进行改进，不仅加快了动态寻优的搜索速度，而且提高了全局搜索能力，与传统方法相比，寻优效果具有一定的优越性。

综上所述，本文方法在应对含风机、光伏接入的复杂有源配电网最优供电路径搜索时，具有快速性和有效性，在未来的工程实际应用中，具有一定的指导意义，也为今后主动配电网优化运行提供了一定的理论依据。