新能源接入條件下的配電網節能優化

梁峻銘

摘 要：在政府大力提倡節能減排的背景下，新能源電力系統在配電網中的普及范圍越來越廣，隨著電力用戶對用電質量需求的不斷提高，尋求一種高效、節能的配電網優化措施意義重大。本文基于上述觀點，首先對目前配電網的常見模型構建措施進行簡要分析，并結合新能源的基本特征提出配電網節能優化的改進措施，以期為新能源接入條件下配電網節能運行提供借鑒意義。

關鍵詞：新能源；配電網；節能措施；優化探討

小容量、分布式接入是新能源配電網供電運行的一種新形式，對配電網節能運行起到了積極成效。隨著新能源發電普及的范圍越來越廣，尋求一種提升新能源利用率的優化配電網節能措施十分必要，對環境保護和國家節能減排均能起到促進作用。

1 新能源接入的現狀分析

新能源發電技術以光伏、風能發電為代表，具有低碳環保、清潔可再生等優點，為電力企業開展節能減排提供了基礎支撐。一方面，新能源發電可減少污染物排放，提高配電網運行效益；另一方面，某些特殊情況會給配電網線路運行帶來損耗，或出現節點過電壓的安全問題，不利于新能源電源的利用。因此，探求合理的節能措施和調度方法，以求降低不良影響意義重大。目前，主要采取分布式電源并網運行的方式接入配網，其優點包括：提升供電可靠性和供電質量，節能效果優異，污染小。但其對電網系統帶來的影響也很大。例如，對配電網規劃、電能質量、繼電保護造成影響。由于我國目前配電網供電網絡多以放射性、單電源為主，其潮流流向為電源→負荷，使配電網結構發生較大變化。例如，改變了原有的短路電流和潮流分布，配電網保護設施選擇性動作可靠性降低。

2 配電網重構分析

在配電網優化運行過程中，配電網重構是重要方法。由于各電源均有一定范圍的供電區域，為了提高供電的穩定性，其饋線間通常有容量重疊，以便于在正常運行或發生事故時進行負荷轉移。所以，在配電網各饋線上均裝有分段開關，饋線間或電源間均裝有聯絡開關。基于這一特征可對配電網結構進行調整，即配電網重構。

在電網正常運行的前提下，傳統配電網重構主要以減少網損為主要優化目的，即線路在負載條件下運行要以網損最小化為原則，對配電網中聯絡開關和分段開關的開合進行配置。在新能源接入條件下，配電網重構優化不僅僅局限于減少網損，還可增添提高配電網供電可靠性、均衡負荷值等多項節能優化目的。在對開關開合進行配置時還需遵循配電網運行所要考慮的約束條件，如等式或不等式約束，其中等式約束主要以配電網正常運行前提下功率平衡約束為主，不等式約束則包括變壓器、支路過載約束以及電壓值、開關開合頻率等約束。

3 新能源接入條件下配電網節能優化措施

3.1 基于機會約束的最優隨機潮流調度

由于電網運行中各個節點負荷信息變化呈實時性，且預測負荷值與實際負荷值總會存在小幅度偏差，這就對配電網重構優化結果造成影響，因此以最優隨機潮流求解可以更為明確地反映出配電網系統的運行特征，同時也能為新能源接入條件下的配電網重構提供有效參考。目前，隨機潮流算法繁多，根據不同求解思路可大體分為近似法、模擬法以及解析法。由于在計算過程中引入了隨機變量，原有配電網重構模型也需進行調整，此時就需要用到機會約束法則，解決包含不確定變量優化問題，其最大的改變之處在于允許在合理范圍內不滿足約束條件，但讓約束條件成立的概率大于給定的置信水平。基于機會約束的最優隨機潮流可對原有配網重構模型進行改進，在負荷呈隨機變化的情況下提升配網運行的適應性，從而完善節能優化方案。

3.2 提升電壓穩定性

在新能源接入配電網的前提下，系統電壓產生波動屬于固有問題，即只要新能源電源處于正常運行狀態，其功率輸出就會導致配電網電壓波動，影響程度不一。因此，為了提升系統運行的穩定性，在配電重構約束條件中對新能源發電的輸出功率進行限額十分必要，其中新能源消納問題和發電量損失可作為配電網重構優化的主要目標。若在配電網重構中加入降低新能源損失電量這一目標，可通過優化算法得出最有利的開關組合方式或接入方式，從而獲得節點電壓的統計信息，包括概率分布和電壓值波動幅度，這也是衡量電壓穩定性最為直接的方法，若在配電網重構模型的約束條件下，將電壓均值、方差值嚴格限定在某一范圍內，則在一定程度上，可通過配電網重構方法最大限度地減少新能源接入所導致的電壓波動，如區域配電網中新能源發電的電量損耗。

3.3 降損節能的優化管理

（1）配電網正常運行時，其安全性和經濟效益均能得到保證。但對設備進行檢修時，正常運行方式被打破，導致線損增加，因此設備檢修要有計劃地進行，既要提高檢修質量，減少臨時檢修頻率，又要盡可能地縮短檢修時間。因此，帶電檢修技術不失為節能優化的首選途徑。

（2）提升線路維護力度，定期對線路進行巡查，對接頭過熱、漏電等事故進行及時發現和處理，可有效減少因接頭電阻超標而導致的電能損失。此外，還需及時更換掉損壞的絕緣子，定期修剪線路沿線植物，清掃絕緣組件、配電斷路器和變壓器。

（3）建立更為先進的配電網連接途徑。目前我國大部分地區配電網系統結構多以輻射狀、環形狀為主，這種結構雖然具備便利性優勢，但在新能源接入的前提下會產生很多運行問題。由于新能源接入受很多環境因素影響，如風能和光能受天氣因素影響較大，可控性較低，實現負荷均衡存在一定難度。例如，在配電網運行中，負載較重的饋線電壓波動幅度更大，因此，對聯絡開關兩端的電壓大小進行監測就可得知開關與重載饋線是否相連，若單個聯絡開關兩端電壓值高，則說明此開關兩端饋線電壓負荷失衡，通過閉合該開關產生的環網結構，則可有效降低整個配電網系統的網損。

4 結束語

在新能源接入的條件下，配電網運行節能優化面臨著諸多難題。在實際工作中需根據配電網運行的不同情況，選擇合理的優化目標，實行最優潮流調度、提升電壓穩定、降損節能等措施，提高配電網節能效益。

參考文獻

[1]劉戀.市場機制下PEV的V2G策略及接入主動配電網的優化運行研究[D].上海交通大學，2013.