含分布式電源配電網規劃

黃鵬

摘 要：分布式電源大量接入使配電網的規劃、保護等面臨新的挑戰。首先介紹了分布式電源接入對配電網負荷預測、運行特性及投資收益等影響;其次對含分布式電源配電網規劃進行分類，詳細闡述了布點規劃、擴容規劃的內容及特點;接著對含分布式電源配電網規劃建模方法進行描述;最后對含分布式電源配電網規劃重要意義進行總結。

關鍵詞：分布式電源 ? 配電網規劃 ? 布點規劃 ? 擴容規劃

中圖分類號：TM715 ? ? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0062-01

隨著世界經濟高速發展和傳統能源日益枯竭，傳統大電力系統 “大機組、大電網、高電壓”發展模式的弊端逐漸顯現，如技術復雜、難以快速跟蹤負荷變化、局部區域故障易擴散、安全穩定性不足等。基于政策形勢和以上原因，分布式發電技術尤其是可再生能源的發電越來越受到關注，而且已有成果也表明：分布式電源接入大電網可節省電網投資，降低能耗，提高系統運行安全性、可靠性和靈活性。

分布式電源（Distributed Generation，DG）是指發電功率在數十千瓦至數十兆瓦的小型化、模塊化、分散布置在配網中或用戶附近的小型發電系統，具有能源利用率高、污染少、安裝地點靈活等優點。大量分布式電源接入配電網帶來了眾多優越性，但也改變了其潮流和保護，因此需重新考慮配電網規劃問題。

1 分布式電源接入對配電網規劃的影響

傳統的配電網規劃是根據負荷預測情況，基于現有網絡狀況，確定變電站位置和容量、饋線的尺寸和路徑方案，最終使建設投資、運行、檢修、網損和用戶停電損失等費用之和最小。

大量分布式電源接入對配網規劃的影響有如下幾個方面。

（1）降低負荷預測準確性。負荷處安裝分布式電源，減小了從主網獲取電能或實現電能自給自足，可推遲配網升級或擴容。但負荷大小和負荷峰值均隨分布式發電產生很大變化，以此作為基礎數據進行負荷預測，降低負荷預測的準確性。

（2）增加配網規劃復雜性。配電網規劃是一個多目標非線性整數規劃問題，其復雜程度與其維數相關，通常需同時考慮幾千個節點。若規劃區內出現許多DG，則規劃時需額外考慮配網對可再生能源的接納能力，環保效益及DG投資和運行費用、DG位置與網架協調、DG與負荷協調。此外間歇性可再生能源的隨機波動，增加了配網規劃的困難，對配網規劃方案的適應性提出了更高的要求。

（3）改變配網運行特性。配電系統接入DG后，原有的單向潮流發生變化，潮流方向不再確定。為維護電網的安全、穩定運行，應將分布式電源集成到配電自動化系統中，接受統一調度控制。

（4）加大配網投資分歧。由于DG的投資主體多元化，利益角度不同，規劃方案大相徑庭。此外，負荷處裝設分布式發電設備，可能降低配電線路的利用率，使電力公司的投資難以收回甚至變成沉沒成本，因此加大配網投資方關于分布式電源投資分歧。

2 含分布式電源的配電網規劃分類

傳統的規劃方法是系統發電容量無法滿足負荷需求時，增加常規電源的購電量，并對電網進行新增變電站和饋線的擴展規劃。對于含分布式電源的配電網規劃，首先應考慮分布式電源接入對該地區經濟的促進和環境的改善作用，然后在研究相關規劃問題。按照不同的規劃目的，含分布式電源的配網規劃大致可以分為兩類：一為DG在配電網中的布點規劃，即規劃分布式電源;二是計及DG的配電網擴展規劃即協調規劃配電網。

（1）配電網中DG的布點規劃。布點規劃主要關注分布式電源與系統的配合，即確定分布式電源接入的最佳位置和最優容量。首先根據地理環境和資源優勢，確定分布式電源的位置、類型和容量。其次對含有分布式電源的電網進行分析，確定分布式電源的最佳容量和最優布局，保證配電網接入分布式電源后可靠性有所提高、經濟性有所改善。

（2）計及DG的配電網擴展規劃。當地區配電網供電能力不能滿足負荷需求時，以經濟性最優為目標、滿足各種約束條件，給出配電網最優增容方案，即由新建線路和變電站、變電站增容以及在合適的位置安裝恰當容量DG所組成的電網升級改造方案。擴展規劃某種程度上包含了布點規劃的內容，并且根據電網新增負荷大小確定需建設分布式電源的總容量，在位置、類型、容量大小均不確定的情況下，考慮分布式電源接入的配電網擴展規劃研究，更有利于實現社會效益最大化。

3 含分布式電源配電網規劃數學模型

配電網規劃涉及不確定性因素多且情況復雜，分布式電源的接入對配電網規劃工作更是一種巨大挑戰。傳統的規劃模型已不再適用，只有對其進行正確建模，才能給出合理的規劃方案、精確地反映實際問題。

（1）經濟性模型。經濟性模型一般是以規劃年負荷為約束條件，以擬建線路為變量，以分布式電源費用（包括建設費和運維費）和網架建設費為經濟指標，以規劃年投資費用最小為目標函數。

（2）可靠性模型。可靠性指標在經濟性模型中作約束條件，可靠性模型則將其轉化為缺電成本這一經濟指標加權疊加到目標函數中，以成本與效益分析為基礎，以潮流等式、支路容量、支路電壓電流為約束條件。

（3）靈活規劃模型。靈活規劃模型又稱柔性規劃模型，是指建模時盡可能多考慮未來不確定因素，以便給出的規劃方案能夠很好適應未來環境變化，并隨著變化可靈活調整為最優狀態，靈活性主要體現在對未來不確定環境的適應。目前部分靈活性模型已應用于實際的配電網規劃工程中。

4 結語

隨著國家政策支持力度加大和分布式發電技術的完善，分布式電源在電力系統中的應用越來越廣泛。考慮有分布式電源接入的配網規劃應綜合考慮分布式發電、網架、變電站和需求側響應等因素，全面合理規劃設計以提高系統運行的可靠性和經濟性。分布式電源種類多樣、成本特性復雜，如何將分布式電源配置與配電網架的建設協調規劃，對提高資源利用效率、保護環境和保障電網安全、可靠運行具有重要意義。

參考文獻

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