分布式電源在農村電網規劃中的應用

（國網河南省電力公司蘭考縣供電公司，河南省蘭考市，457300） 馬浩博 王 鵬 劉 慧 張昊迪 劉洋天

1 農村用電負荷的發展特點

近年來，農村用電量逐年上升，特別是農村的經濟發展速度加快，居民生活水平提高，同時農村家用電器的普及也大大提高了對電力的需求。與城市相比，農村用電量增長緩慢。這主要是因為我國人口眾多，而用電量有限[1]。此外，我國地域遼闊，地形復雜多樣，加之農村經濟發展水平的差異較大，由于地區差異、季節性因素等因素影響，部分地區用電負荷呈現波動性變化。因此，在農村電網規劃中應用分布式電源來解決電網負荷不平衡問題具有重要意義。

2 分布式電源在農村地區的優勢

在農村地區，用戶對電力的需求不高，但對供電質量有一定的要求。因此，可再生能源發電是目前最具潛力的農村電力發展方向。然而，由于農村電網的建設和運營相對較弱，因此必須采取一定的措施來提高電力供應質量。在這種情況下，分布式電源是一個很好的選擇。與集中式電源相比，分布式電源具有許多優勢[2]。①分布式電源是分散的和靈活的，可以根據用戶的需要安裝和配置，因此它具有更好的靈活性；②分布式電源具有更高的可靠性和安全性。如果分布式電源發生故障，將不會影響其他用戶供電；③分布式電源安裝在農村地區，不會占用大量土地資源；④分布式電源可以在一定程度上減少電網投資和降低電能損耗。

3 農村電網分布式電源優化配置與規劃的原則

3.1 全壽命周期成本最優

全壽命周期成本最優原則是在考慮了運行成本、維護成本、投資成本和全壽命周期成本最優等因素的基礎上，以投資收益比最大為目標函數來進行優化配置與規劃。重點考慮投資收益比最大這一目標函數，對其他方面考慮較少。

3.2 經濟性最優原則

經濟性最優原則是將系統運行總成本最小作為目標函數來進行優化配置與規劃，僅考慮了投資收益比最大這一目標函數。

3.3 可靠性與電壓穩定性約束原則

可靠性與電壓穩定性約束原則是指在農村電網規劃過程中需要考慮系統可靠性與電壓穩定性約束，將可靠性和電壓穩定約束作為目標函數來進行優化配置與規劃。在兼顧系統經濟性的同時，還兼顧了可靠性與電壓穩定性要求，綜合考慮系統可靠性和電壓穩定約束，將系統運行總成本作為目標函數來進行優化配置與規劃。

4 農村電網分布式電源優化配置與規劃方法

4.1 隨機優化方法

隨機優化方法是一種經典的分布式電源配置與規劃方法。該方法考慮了系統中的各種運行約束，并使用粒子群算法進行求解。該方法主要是通過模擬不同場景來生成一些候選電源方案，并通過模擬一些可能的運行工況來優化各個方案。目前，該方法已經在美國和歐洲得到廣泛應用，但在發展中國家，由于技術和政策等原因，應用還不成熟。

4.2 多目標優化

多目標優化是一種在傳統電網中應用比較廣泛的優化方法。該方法在考慮分布式電源接入后對電網電壓、網損、電壓穩定以及節點功率平衡等多個目標函數的影響時，用多種遺傳算法進行求解。該方法可以將多目標問題分解成單目標問題來求解，從而可以減少計算時間，提高算法效率。

4.3 隨機生成規劃

該方法基于生成式對抗網絡技術，用隨機生成模型來模擬發電機、負荷、網絡拓撲結構等。通過將隨機生成模型轉化為確定性優化模型來求解，可以減少計算時間和提高計算效率。

4.4 自適應規劃

自適應規劃是一種多目標優化方法。該方法將各種運行約束和目標函數作為一個整體來進行處理，而不是將其分解成幾個單獨的目標函數。在該方法中，采用自適應遺傳算法求解多目標優化問題，并將獲得的最優方案作為分布式電源配置與規劃的結果。

5 分布式電源并網運行對農村電網的影響

5.1 改變電網運行方式

電網運行方式的改變，會導致電壓波動和閃變增加，甚至會出現電壓崩潰。分布式電源出力具有不確定性，當負荷發生變化時，分布式電源出力也會隨之改變，從而引起電壓波動和閃變增加。

5.2 負荷、電流、電壓發生變化

分布式電源的接入，使電網中負荷的分布發生改變，導致部分負荷不能得到有效供應。此外，分布式電源還可能造成短路電流增大等問題。分布式電源接入電網后，會產生諧波電流和電壓降落。當分布式電源容量較小時，這種影響較小；而當分布式電源容量較大時，將對電網的電能質量產生影響。

5.3 改變與電網的電氣連接方式和潮流分布

當分布式電源接入電網后，將改變其與電網的電氣連接方式和潮流分布。分布式電源通常以并網點為中心呈放射狀分布于配電系統的各個區域。因此，分布式電源并網后會引起網絡中的潮流分布發生變化；對于潮流分布變化較大的區域，必須增加電網中的斷路器和自動裝置以調整潮流分布。

6 農村電網規劃中考慮分布式電源的接入

6.1 對農村電網運行和供電質量的影響

分布式電源接入后對電壓水平的影響，主要體現在電網的網損、電壓波動及諧波污染等方面。根據農村電網的結構，分析分布式電源接入后對農村電網的影響，評估分布式電源對農村電網運行及供電質量的影響，從而確定分布式電源的容量。

6.2 負荷特性及負荷變化的影響

在農村電網規劃過程中，應充分考慮負荷特性及負荷變化的影響，通過對歷史數據的分析，預測未來一段時間內的負荷變化情況，進而分析對電網規劃及運行帶來的影響。通過合理規劃，使電網具備較好的潮流分布，滿足分布式電源接入后的運行和供電質量要求[3]。

6.3 對電網運行管理和安全性的影響

在農村電網規劃過程中，應充分考慮分布式電源接入后對分布式電源控制和管理策略等方面造成的影響。包括分布式電源容量配置、接入位置以及與電網運行方式配合等方面。在農村電網規劃過程中，應充分考慮分布式電源與電網的協調控制，以及分布式電源運行特性對電網安全可靠運行的影響。

7 結語

綜上所述，隨著農村地區用電量的不斷增長，分布式電源在農村電網規劃中的應用也越來越重要，其分布式電源并網運行的研究將成為農村電網發展的新趨勢。未來的農村電網規劃中，分布式電源將會以更多、更靈活、更有適應性的形式接入配網，可以緩解電能質量問題，降低網損，提高供電可靠性。