基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃策略探討

盧志軍

摘 要：本文提出一種基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃策略，對(duì)其具體規(guī)劃分析基礎(chǔ)上，通過實(shí)例，對(duì)該配電網(wǎng)規(guī)劃策略在實(shí)際規(guī)劃應(yīng)用的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：最大供電能力 配電網(wǎng) 規(guī)劃策略 研究

電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)發(fā)展中，傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃思路起到了非常重要的作用，并且針對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃開展的研究，對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃發(fā)展也起到了較大的推動(dòng)作用，但是，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，電網(wǎng)運(yùn)行中負(fù)荷不斷增長并趨于飽和，再加上城市規(guī)劃用地資源的日益緊張，使得電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)中，傳統(tǒng)電網(wǎng)規(guī)劃方式受到了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，不能滿足電網(wǎng)規(guī)劃的中遠(yuǎn)期發(fā)展目標(biāo)，對(duì)電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展形成較大的制約影響。針對(duì)這種情況，本文提出一種基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃策略，并對(duì)其具體規(guī)劃實(shí)施進(jìn)行研究。

1 最大供電能力相關(guān)理論與優(yōu)勢(shì)分析

最大供電能力是在一定供電區(qū)域內(nèi)配電網(wǎng)滿足相應(yīng)規(guī)劃建設(shè)條件下，從變電站站內(nèi)主變與配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力、實(shí)際運(yùn)行約束等影響因素進(jìn)行綜合考慮設(shè)計(jì)的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。它與傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃相比，能夠在配電網(wǎng)負(fù)荷未知情況下，對(duì)滿足配電網(wǎng)規(guī)劃安全約束有關(guān)條件的最大供電負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算獲取，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電潛力的挖掘，在已有電網(wǎng)的分析與優(yōu)化中具有非常顯著的作用優(yōu)勢(shì)。需要注意的是，智能電網(wǎng)建設(shè)環(huán)境下，高級(jí)配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中中壓配電網(wǎng)絡(luò)具備快速負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力，因此，基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中，注重網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷轉(zhuǎn)供能力在變電站支撐中的作用影響，并且有研究顯示，在對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行合理優(yōu)化基礎(chǔ)上，能夠促使已有電網(wǎng)具備更高負(fù)載下水平運(yùn)行的潛力。總之，基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中，對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)消納新增負(fù)荷的充分利用進(jìn)行優(yōu)先考慮和規(guī)劃，對(duì)適應(yīng)負(fù)荷增長相對(duì)緩慢以及電網(wǎng)規(guī)劃土地資源緊張等需求能夠更好的滿足和實(shí)現(xiàn)，更加適合當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)的要求。

此外，基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中所涉及的重要指標(biāo)不僅包括最大供電能力，同時(shí)還包括變電站供電能力、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力以及全聯(lián)絡(luò)供電能力等。其中，最大供電能力是整個(gè)理論體系的核心指標(biāo)，而變電站供電能力與網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)供能力對(duì)最大供電能力有著直接的影響，全聯(lián)絡(luò)供電能力在配電網(wǎng)供電潛力挖掘上具有非常重要的作用。

2 基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃策略

結(jié)合配電網(wǎng)建設(shè)改造的實(shí)際情況，一般情況下，在進(jìn)行配電網(wǎng)建設(shè)或改造規(guī)劃中按照從低到高的代價(jià)情況可以將配電網(wǎng)規(guī)劃實(shí)施分為負(fù)荷再分配、饋線規(guī)劃以及變電站規(guī)劃等不同的結(jié)構(gòu)類型和內(nèi)容，而基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中，結(jié)合一般電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容，其規(guī)劃內(nèi)容與規(guī)劃中優(yōu)先級(jí)別設(shè)置如下圖1所示。

上圖中，從字母A至C以及從數(shù)字1至4分別表示基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)先級(jí)別，即字母A的優(yōu)先級(jí)別高于B，同樣數(shù)字1的優(yōu)先級(jí)別高于2。需要注意的是，在基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中，負(fù)荷再分配規(guī)劃中，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)沒有進(jìn)行改變，而是針對(duì)負(fù)荷在饋線以及主變間的分配進(jìn)行重新規(guī)劃，以在負(fù)荷分配優(yōu)化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行的安全性，同時(shí)達(dá)到改善電網(wǎng)負(fù)載均衡性效果。此外，在進(jìn)行配電網(wǎng)饋線分布規(guī)劃中，通過更換導(dǎo)線以及新建聯(lián)絡(luò)、新建饋線等措施實(shí)現(xiàn)饋線的規(guī)劃設(shè)置，而變電站規(guī)劃則是通過新增主變或更換主變、新建變電站等方式實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)上述基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)容及優(yōu)先級(jí)別設(shè)置，其具體規(guī)劃實(shí)施的流程如下圖2所示，需要注意的是，根據(jù)下圖2所示的配電網(wǎng)規(guī)劃流程進(jìn)行規(guī)劃實(shí)施過程中，對(duì)于新增負(fù)荷在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)基本不變情況下被銷納的狀況，可以只通過負(fù)荷再分配實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)改造；反之，如果電網(wǎng)中新增負(fù)荷超過現(xiàn)有電網(wǎng)的最大供電能力，并且不能被現(xiàn)有的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行銷納，但是在進(jìn)行電網(wǎng)網(wǎng)架加強(qiáng)與電網(wǎng)最大供電能力挖掘后，其負(fù)荷情況超出總負(fù)荷時(shí)，即可以首先采用饋線規(guī)劃的策略，在饋線規(guī)劃后分布校驗(yàn)不通過時(shí)，再進(jìn)行負(fù)荷再分配規(guī)劃，以實(shí)現(xiàn)最大供電能力下的配電網(wǎng)規(guī)劃；最后，對(duì)于電網(wǎng)總負(fù)荷超出可擴(kuò)展最大供電能力的全聯(lián)絡(luò)供電能力時(shí)，就需要通過新增變電站容量來滿足電網(wǎng)改造或建設(shè)的需求，對(duì)于這種情況需要通過變電站規(guī)劃實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上結(jié)合配電網(wǎng)規(guī)劃的需求分別進(jìn)行饋線分布與負(fù)荷再分配規(guī)劃。

基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中，負(fù)荷再分配規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)最大供電能力規(guī)劃的關(guān)鍵，下文將針對(duì)負(fù)荷再分配的優(yōu)化配置進(jìn)行分析。由于基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃中，對(duì)于負(fù)荷再分配的優(yōu)化設(shè)置，是在變電站以及電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定情況下，結(jié)合配電網(wǎng)規(guī)劃的有關(guān)安全準(zhǔn)則，對(duì)聯(lián)絡(luò)線路的聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置與狀態(tài)進(jìn)行改變，以及進(jìn)行新增負(fù)荷優(yōu)化分配，并針對(duì)已有負(fù)荷所在線路進(jìn)行切改，來實(shí)現(xiàn)滿足電網(wǎng)主變安全運(yùn)行有關(guān)準(zhǔn)則以及電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)載率均衡性的配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)置方案。因此，結(jié)合最大供電能力的有關(guān)理論模型即可得出配電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷再分配計(jì)算模型，如下（1）所示。

上示負(fù)荷再分配計(jì)算模型中，表示電網(wǎng)主變的安全裕度，而表示電網(wǎng)負(fù)載率均衡度，、分別為權(quán)重系數(shù)。其中，電網(wǎng)主變的安全裕度是進(jìn)行電網(wǎng)當(dāng)前負(fù)荷下主變?cè)诎踩\(yùn)行準(zhǔn)則下的安全程度描述，它與主變安全距離Dis以及主變負(fù)載裕量的最小值有關(guān)，而主變安全距離Dis是指主變i的安全距離，它與主變i相聯(lián)絡(luò)所有主變可轉(zhuǎn)帶負(fù)荷總量及主變i實(shí)際成本負(fù)荷的差值相等。對(duì)于負(fù)載率均衡度計(jì)算，可以通過下列公式（2）進(jìn)行計(jì)算求取。其中，表示主變i的額定容量，表示負(fù)荷再分配后主變i的負(fù)載。

此外，上述負(fù)荷再分配計(jì)算模型在計(jì)算應(yīng)用中還需要滿足電網(wǎng)運(yùn)行安全準(zhǔn)則中有關(guān)負(fù)荷轉(zhuǎn)帶約束條件與負(fù)荷再分配平衡約束條件，即主變i故障時(shí)，故障前主變i正常帶轉(zhuǎn)負(fù)荷需要有變電站內(nèi)其余主變以及有關(guān)站聯(lián)絡(luò)主變進(jìn)行共同轉(zhuǎn)帶，其中，主變i故障時(shí)的向主變j轉(zhuǎn)移負(fù)荷大小使用表示；而負(fù)荷分配平衡約束條件則包含已有負(fù)荷分配與新增負(fù)荷分配兩部分，其中，已有負(fù)荷分配中，根據(jù)改變聯(lián)絡(luò)開關(guān)位置的實(shí)際情況，需要滿足切改負(fù)荷上限值為，而新增負(fù)荷分配中，表示新增負(fù)荷l向主變i分配的負(fù)荷值，而與新增負(fù)荷l相關(guān)的之和與新增負(fù)荷l的負(fù)荷值相等，同時(shí)，電網(wǎng)各主變負(fù)荷分配后所承擔(dān)負(fù)荷值需要在以下。根據(jù)上述負(fù)荷分配計(jì)算模型約束條件，在代入模型通過Lingo軟件進(jìn)行線性優(yōu)化計(jì)算求解后，即可獲取包含電網(wǎng)新增負(fù)荷分配以及聯(lián)絡(luò)線間負(fù)荷再分配的優(yōu)化方案，同時(shí)對(duì)電網(wǎng)各主變最終負(fù)載進(jìn)行獲取，完成基于最大供電能力的配電網(wǎng)負(fù)荷再分配優(yōu)化設(shè)置。

3 結(jié)論

根據(jù)本文所述的基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃策略及其模型計(jì)算與優(yōu)化方式，通過代入實(shí)例與傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃方法進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證并對(duì)比分析后顯示，配電網(wǎng)傳統(tǒng)規(guī)劃方法中以容載比經(jīng)驗(yàn)值為配電網(wǎng)規(guī)劃的理論基礎(chǔ)，其規(guī)劃方案相對(duì)保守，并且對(duì)電網(wǎng)互聯(lián)下供電能力提升的考慮不夠充分，而基于最大供電能力的配電網(wǎng)規(guī)劃策略，在電網(wǎng)建設(shè)改造規(guī)劃應(yīng)用中，能夠減少對(duì)容載比的依賴，通過全網(wǎng)供電能力的精確計(jì)算與規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)潛力的充分發(fā)揮，解決電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)與土地資源緊張之間的矛盾，更加符合當(dāng)前電網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)際需求。

參考文獻(xiàn)

[1]劉洪，范博宇，唐翀，等.基于博弈論的主動(dòng)配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃與光儲(chǔ)選址定容交替優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2017，41（23）：38-45.

[2]林少華，吳杰康，莫超，等.基于二階錐規(guī)劃的含分布式電源配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無功分區(qū)與優(yōu)化方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2018，42（01）：238-246.

[3]張沈習(xí)，程浩忠，邢海軍，等.配電網(wǎng)中考慮不確定性的分布式電源規(guī)劃研究綜述[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36（08）：1-9.