新能源接入条件下的配电网节能优化

梁峻铭

摘 要：在政府大力提倡节能减排的背景下，新能源电力系统在配电网中的普及范围越来越广，随着电力用户对用电质量需求的不断提高，寻求一种高效、节能的配电网优化措施意义重大。本文基于上述观点，首先对目前配电网的常见模型构建措施进行简要分析，并结合新能源的基本特征提出配电网节能优化的改进措施，以期为新能源接入条件下配电网节能运行提供借鉴意义。

关键词：新能源；配电网；节能措施；优化探讨

小容量、分布式接入是新能源配电网供电运行的一种新形式，对配电网节能运行起到了积极成效。随着新能源发电普及的范围越来越广，寻求一种提升新能源利用率的优化配电网节能措施十分必要，对环境保护和国家节能减排均能起到促进作用。

1 新能源接入的現状分析

新能源发电技术以光伏、风能发电为代表，具有低碳环保、清洁可再生等优点，为电力企业开展节能减排提供了基础支撑。一方面，新能源发电可减少污染物排放，提高配电网运行效益；另一方面，某些特殊情况会给配电网线路运行带来损耗，或出现节点过电压的安全问题，不利于新能源电源的利用。因此，探求合理的节能措施和调度方法，以求降低不良影响意义重大。目前，主要采取分布式电源并网运行的方式接入配网，其优点包括：提升供电可靠性和供电质量，节能效果优异，污染小。但其对电网系统带来的影响也很大。例如，对配电网规划、电能质量、继电保护造成影响。由于我国目前配电网供电网络多以放射性、单电源为主，其潮流流向为电源→负荷，使配电网结构发生较大变化。例如，改变了原有的短路电流和潮流分布，配电网保护设施选择性动作可靠性降低。

2 配电网重构分析

在配电网优化运行过程中，配电网重构是重要方法。由于各电源均有一定范围的供电区域，为了提高供电的稳定性，其馈线间通常有容量重叠，以便于在正常运行或发生事故时进行负荷转移。所以，在配电网各馈线上均装有分段开关，馈线间或电源间均装有联络开关。基于这一特征可对配电网结构进行调整，即配电网重构。

在电网正常运行的前提下，传统配电网重构主要以减少网损为主要优化目的，即线路在负载条件下运行要以网损最小化为原则，对配电网中联络开关和分段开关的开合进行配置。在新能源接入条件下，配电网重构优化不仅仅局限于减少网损，还可增添提高配电网供电可靠性、均衡负荷值等多项节能优化目的。在对开关开合进行配置时还需遵循配电网运行所要考虑的约束条件，如等式或不等式约束，其中等式约束主要以配电网正常运行前提下功率平衡约束为主，不等式约束则包括变压器、支路过载约束以及电压值、开关开合频率等约束。

3 新能源接入条件下配电网节能优化措施

3.1 基于机会约束的最优随机潮流调度

由于电网运行中各个节点负荷信息变化呈实时性，且预测负荷值与实际负荷值总会存在小幅度偏差，这就对配电网重构优化结果造成影响，因此以最优随机潮流求解可以更为明确地反映出配电网系统的运行特征，同时也能为新能源接入条件下的配电网重构提供有效参考。目前，随机潮流算法繁多，根据不同求解思路可大体分为近似法、模拟法以及解析法。由于在计算过程中引入了随机变量，原有配电网重构模型也需进行调整，此时就需要用到机会约束法则，解决包含不确定变量优化问题，其最大的改变之处在于允许在合理范围内不满足约束条件，但让约束条件成立的概率大于给定的置信水平。基于机会约束的最优随机潮流可对原有配网重构模型进行改进，在负荷呈随机变化的情况下提升配网运行的适应性，从而完善节能优化方案。

3.2 提升电压稳定性

在新能源接入配电网的前提下，系统电压产生波动属于固有问题，即只要新能源电源处于正常运行状态，其功率输出就会导致配电网电压波动，影响程度不一。因此，为了提升系统运行的稳定性，在配电重构约束条件中对新能源发电的输出功率进行限额十分必要，其中新能源消纳问题和发电量损失可作为配电网重构优化的主要目标。若在配电网重构中加入降低新能源损失电量这一目标，可通过优化算法得出最有利的开关组合方式或接入方式，从而获得节点电压的统计信息，包括概率分布和电压值波动幅度，这也是衡量电压稳定性最为直接的方法，若在配电网重构模型的约束条件下，将电压均值、方差值严格限定在某一范围内，则在一定程度上，可通过配电网重构方法最大限度地减少新能源接入所导致的电压波动，如区域配电网中新能源发电的电量损耗。

3.3 降损节能的优化管理

（1）配电网正常运行时，其安全性和经济效益均能得到保证。但对设备进行检修时，正常运行方式被打破，导致线损增加，因此设备检修要有计划地进行，既要提高检修质量，减少临时检修频率，又要尽可能地缩短检修时间。因此，带电检修技术不失为节能优化的首选途径。

（2）提升线路维护力度，定期对线路进行巡查，对接头过热、漏电等事故进行及时发现和处理，可有效减少因接头电阻超标而导致的电能损失。此外，还需及时更换掉损坏的绝缘子，定期修剪线路沿线植物，清扫绝缘组件、配电断路器和变压器。

（3）建立更为先进的配电网连接途径。目前我国大部分地区配电网系统结构多以辐射状、环形状为主，这种结构虽然具备便利性优势，但在新能源接入的前提下会产生很多运行问题。由于新能源接入受很多环境因素影响，如风能和光能受天气因素影响较大，可控性较低，实现负荷均衡存在一定难度。例如，在配电网运行中，负载较重的馈线电压波动幅度更大，因此，对联络开关两端的电压大小进行监测就可得知开关与重载馈线是否相连，若单个联络开关两端电压值高，则说明此开关两端馈线电压负荷失衡，通过闭合该开关产生的环网结构，则可有效降低整个配电网系统的网损。

4 结束语

在新能源接入的条件下，配电网运行节能优化面临着诸多难题。在实际工作中需根据配电网运行的不同情况，选择合理的优化目标，实行最优潮流调度、提升电压稳定、降损节能等措施，提高配电网节能效益。

参考文献

[1]刘恋.市场机制下PEV的V2G策略及接入主动配电网的优化运行研究[D].上海交通大学，2013.