分布式電源的配電網規劃與優化運行研究

張力　邢冀鳴??

摘要：分布式電源（DG）主要指的是沒有與集中輸電系統相連的低電壓等級獨立電源，其電能產生形式包含了利用風能、利用太陽能等。本文首先對分布式電源配網規劃的影響進行分析，然后提出一種雙層規劃的方法，進而對含分布式電源配電網的優化運行作出研究。

關鍵詞：分布式電源；雙層規劃；配網重構

環境因素對于分布式電源具有很大的影響，分布式電源的成本特性較為復雜，對分布式電源與配網網架進行協調規劃，可以讓電力系統的運行更具經濟性和穩定性。分布式電源接入之后，配電網運行控制方式與結構都產生了重大變化。

一、分布式電源的配電網規劃

（一）分布式電源對配網規劃的影響

分布式電源對配網規劃的影響可分為四個方面。首先，它對于規劃的約束條件存在影響，在分布式電源被接入之后，網架規劃在滿足負荷需求的同時，還需要對輸送分布式電源功率予以考慮，電能損耗會因為分布式電源的接入而降低，在接入時，需要使得負荷和分布式電源的運行特性達到協調；其次，分布式電源對于負荷的預測工作存在影響，分布式電源在接入之后會提供給部分負荷一定的電能，負荷的大小與負荷的峰值都會因此產生變化；然后，分布式電源對于規劃目標具有影響，在分布式電源進行接入之后，在考慮規劃目標時，需要明確配網對分布式電源的接納能力，和對分布式電源波動性予以的處理方法；最后，分布式電源對于規劃策略具有影響，在進行配網規劃的時候，需要對電源投資主體的多元性予以考慮，在運營過程中，分布式電源和主網之間存在競爭，因為利益角度的不同，規劃方案也存在很大差異[1]。

（二）雙層規劃

分布式電源技術的發展讓配電網中使用了更多的光伏發電、風力發電，而分布式電源自身含有波動性，因此，在配電網中也出現了類似于燃氣輪機、蓄電池等裝置，原本屬于被動用電的用戶現在可以參與到主動的管理中。分布式電源、主網電源和主動負荷都可以被看作是廣義電源，它們的電源特性之間存在著差異，各自占有負荷曲線的比例也有所不同，在分布式電源的配網規劃中，應該對投資成本及時間成本予以考慮。對分布式電源配電網進行雙層規劃，需要在將廣義電源視為有效電源的前提下，完成所有電源成本時間的特性曲線建立工作，依照費用最小的原則，可以將電源在規劃時間內的運行時間與負荷曲線上的位置予以求出，進而求出配置容量，此為第一層規劃。之后，需要把最小總費用設置為目標函數，將分布式電源配置以及相應的配網網架方案進行確認，此為第二層規劃。約束條件為前者中的電源容量，利用優化理論，能夠將分布式電源工作時間予以確認，進而增強方案經濟效益。

二、含分布式電源配電網的優化運行

（一）配網重構

將網絡拓撲予以改變，利用變壓器運行方式與供電路徑的改變可以在一定程度上降低網絡損耗。如果在電力系統中不含有分布式電源，那么在總網絡損耗中，配網損耗所占比例很高，在分布式電源接入之后，配電網需要對運行的經濟性予以考慮，重點考慮的費用消耗有兩個方面，一是線損費用，二是分布式電源的能源消耗費用。分布式電源的供電距離很短，可有對負荷予以削峰填谷，可以讓供電可靠性得到提高，可以補充主網、支撐主網。

要想得到網絡損耗為最小的網絡拓撲，就必須完成配網的重構工作，利用傳輸功率約束，網絡拓撲可以對分布式電源與主網的發電計劃產生影響，在網絡拓撲已經被確認之后，利用潮流可以完成網絡損耗值的計算工作。在進行配網重構時，可以對分布式電源予以處理，處理方法可以歸結為四種，一是對分布式電源的出力予以優化，二是將目標函數設為網絡損耗最小，三是建立起網損期望值最小重構模型，以解決隨機波動性產生的問題，四是將目標函數設為分布式電源的發電費用。電力系統網絡拓撲會因配網重構而發生改變，也就讓各個變壓器流過電流時的功率發生變化，進而使得負荷均衡，減少變壓器損耗，讓變壓器的運行更有經濟性，節點注入的功率會影響到配網重構，而節點注入功率卻會受到分布式電源的影響，所以，分布式電源的運行經濟性和配網重構為耦合。

（二）經濟調度

對電網進行經濟調度，需要著手于兩個方面，在空間上，需要對線路與變壓器之間負荷予以經濟分配，讓電網損耗降低；在時間上，應該對削峰填谷、負荷率予以調整，讓負荷曲線可以達到平衡。因為分布式電源本身的運行較為靈活，且安裝點較多，那么對分布式電源進行空間負荷與時間負荷進行經濟調度就可以讓變壓器的運行更具經濟性。首先，分布式電源發電功率在變化時會對并列運行變壓器的投切產生影響；其次，分布式電源和配電網重構配合，可以將分列運行變壓器間的負荷予以調整；最后，接入分布式電源能夠讓電網運行可靠性沒有受到影響的前提下，將電力系統運行經濟性予以提升，讓變壓器經濟運行約束得到減少。

將含有兩臺變壓器的饋線系統予以仿真的分析，#1變型號是Z10，#2變型號是Z9，兩臺變壓器的容量都是20MVA，電壓比是35/10.5，方案共有三種，第一種方案是#1變和#2變為并列運行，沒有分布式電源接入，經過測試，變電站流過功率是14.03MW，線路損耗是0.467MW，變壓器損耗是0.147MW，總損耗是0.614MW。第二種方案為只投入#1變，5MW分布式電源接入，經過分析，變電站流過功率是8.62MW，線路損耗是0289MW，變壓器損耗是0.09MW，總損耗為0.379MW。第三種方案是只有#2變被投入，5MW的分布式電源被予以接入，那么變電站流過功率是8.62MW，線路損耗是0.289MW，變壓器損耗設計0.047MW，總損耗是0.336MW。通過檢驗，可以發現分布式電源的接入可以讓電力系統的節能效果得到提升。

三、結論

綜上所述，分布式電源對于配網規劃具有重要影響，通過雙層規劃的方案，通過配網重構和經濟調度的方法，這種無功優化可以讓電網損耗有所降低，可以讓電能質量得到提升，可以讓含有分布式電源的電力系統更具經濟效益，進而使得配電網可以得到全面優化運行。

參考文獻：

[1]葛細武.含分布式電源的配電網規劃研究[J].低碳世界，2016，36：7071.