含分布式电源配电网规划

黄鹏

摘 要：分布式电源大量接入使配电网的规划、保护等面临新的挑战。首先介绍了分布式电源接入对配电网负荷预测、运行特性及投资收益等影响;其次对含分布式电源配电网规划进行分类，详细阐述了布点规划、扩容规划的内容及特点;接着对含分布式电源配电网规划建模方法进行描述;最后对含分布式电源配电网规划重要意义进行总结。

关键词：分布式电源   配电网规划   布点规划   扩容规划

中图分类号：TM715     文献标识码：A     文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0062-01

随着世界经济高速发展和传统能源日益枯竭，传统大电力系统 “大机组、大电网、高电压”发展模式的弊端逐渐显现，如技术复杂、难以快速跟踪负荷变化、局部区域故障易扩散、安全稳定性不足等。基于政策形势和以上原因，分布式发电技术尤其是可再生能源的发电越来越受到关注，而且已有成果也表明：分布式电源接入大电网可节省电网投资，降低能耗，提高系统运行安全性、可靠性和灵活性。

分布式电源（Distributed Generation，DG）是指发电功率在数十千瓦至数十兆瓦的小型化、模块化、分散布置在配网中或用户附近的小型发电系统，具有能源利用率高、污染少、安装地点灵活等优点。大量分布式电源接入配电网带来了众多优越性，但也改变了其潮流和保护，因此需重新考虑配电网规划问题。

1 分布式电源接入对配电网规划的影响

传统的配电网规划是根据负荷预测情况，基于现有网络状况，确定变电站位置和容量、馈线的尺寸和路径方案，最终使建设投资、运行、检修、网损和用户停电损失等费用之和最小。

大量分布式电源接入对配网规划的影响有如下几个方面。

（1）降低负荷预测准确性。负荷处安装分布式电源，减小了从主网获取电能或实现电能自给自足，可推迟配网升级或扩容。但负荷大小和负荷峰值均随分布式发电产生很大变化，以此作为基础数据进行负荷预测，降低负荷预测的准确性。

（2）增加配网规划复杂性。配电网规划是一个多目标非线性整数规划问题，其复杂程度与其维数相关，通常需同时考虑几千个节点。若规划区内出现许多DG，则规划时需额外考虑配网对可再生能源的接纳能力，环保效益及DG投资和运行费用、DG位置与网架协调、DG与负荷协调。此外间歇性可再生能源的随机波动，增加了配网规划的困难，对配网规划方案的适应性提出了更高的要求。

（3）改变配网运行特性。配电系统接入DG后，原有的单向潮流发生变化，潮流方向不再确定。为维护电网的安全、稳定运行，应将分布式电源集成到配电自动化系统中，接受统一调度控制。

（4）加大配网投资分歧。由于DG的投资主体多元化，利益角度不同，规划方案大相径庭。此外，负荷处装设分布式发电设备，可能降低配电线路的利用率，使电力公司的投资难以收回甚至变成沉没成本，因此加大配网投资方关于分布式电源投资分歧。

2 含分布式电源的配电网规划分类

传统的规划方法是系统发电容量无法满足负荷需求时，增加常规电源的购电量，并对电网进行新增变电站和馈线的扩展规划。对于含分布式电源的配电网规划，首先应考虑分布式电源接入对该地区经济的促进和环境的改善作用，然后在研究相关规划问题。按照不同的规划目的，含分布式电源的配网规划大致可以分为两类：一为DG在配电网中的布点规划，即规划分布式电源;二是计及DG的配电网扩展规划即协调规划配电网。

（1）配电网中DG的布点规划。布点规划主要关注分布式电源与系统的配合，即确定分布式电源接入的最佳位置和最优容量。首先根据地理环境和资源优势，确定分布式电源的位置、类型和容量。其次对含有分布式电源的电网进行分析，确定分布式电源的最佳容量和最优布局，保证配电网接入分布式电源后可靠性有所提高、经济性有所改善。

（2）计及DG的配电网扩展规划。当地区配电网供电能力不能满足负荷需求时，以经济性最优为目标、满足各种约束条件，给出配电网最优增容方案，即由新建线路和变电站、变电站增容以及在合适的位置安装恰当容量DG所组成的电网升级改造方案。扩展规划某种程度上包含了布点规划的内容，并且根据电网新增负荷大小确定需建设分布式电源的总容量，在位置、类型、容量大小均不确定的情况下，考虑分布式电源接入的配电网扩展规划研究，更有利于实现社会效益最大化。

3 含分布式电源配电网规划数学模型

配电网规划涉及不确定性因素多且情况复杂，分布式电源的接入对配电网规划工作更是一种巨大挑战。传统的规划模型已不再适用，只有对其进行正确建模，才能给出合理的规划方案、精确地反映实际问题。

（1）经济性模型。经济性模型一般是以规划年负荷为约束条件，以拟建线路为变量，以分布式电源费用（包括建设费和运维费）和网架建设费为经济指标，以规划年投资费用最小为目标函数。

（2）可靠性模型。可靠性指标在经济性模型中作约束条件，可靠性模型则将其转化为缺电成本这一经济指标加权叠加到目标函数中，以成本与效益分析为基础，以潮流等式、支路容量、支路电压电流为约束条件。

（3）灵活规划模型。灵活规划模型又称柔性规划模型，是指建模时尽可能多考虑未来不确定因素，以便给出的规划方案能够很好适应未来环境变化，并随着变化可灵活调整为最优状态，灵活性主要体现在对未来不确定环境的适应。目前部分灵活性模型已应用于实际的配电网规划工程中。

4 结语

随着国家政策支持力度加大和分布式发电技术的完善，分布式电源在电力系统中的应用越来越广泛。考虑有分布式电源接入的配网规划应综合考虑分布式发电、网架、变电站和需求侧响应等因素，全面合理规划设计以提高系统运行的可靠性和经济性。分布式电源种类多样、成本特性复杂，如何将分布式电源配置与配电网架的建设协调规划，对提高资源利用效率、保护环境和保障电网安全、可靠运行具有重要意义。

参考文献

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