分布式电源的配电网规划与优化运行研究

张力　邢冀鸣��

摘要：分布式电源（DG）主要指的是没有与集中输电系统相连的低电压等级独立电源，其电能产生形式包含了利用风能、利用太阳能等。本文首先对分布式电源配网规划的影响进行分析，然后提出一种双层规划的方法，进而对含分布式电源配电网的优化运行作出研究。

关键词：分布式电源；双层规划；配网重构

环境因素对于分布式电源具有很大的影响，分布式电源的成本特性较为复杂，对分布式电源与配网网架进行协调规划，可以让电力系统的运行更具经济性和稳定性。分布式电源接入之后，配电网运行控制方式与结构都产生了重大变化。

一、分布式电源的配电网规划

（一）分布式电源对配网规划的影响

分布式电源对配网规划的影响可分为四个方面。首先，它对于规划的约束条件存在影响，在分布式电源被接入之后，网架规划在满足负荷需求的同时，还需要对输送分布式电源功率予以考虑，电能损耗会因为分布式电源的接入而降低，在接入时，需要使得负荷和分布式电源的运行特性达到协调；其次，分布式电源对于负荷的预测工作存在影响，分布式电源在接入之后会提供给部分负荷一定的电能，负荷的大小与负荷的峰值都会因此产生变化；然后，分布式电源对于规划目标具有影响，在分布式电源进行接入之后，在考虑规划目标时，需要明确配网对分布式电源的接纳能力，和对分布式电源波动性予以的处理方法；最后，分布式电源对于规划策略具有影响，在进行配网规划的时候，需要对电源投资主体的多元性予以考虑，在运营过程中，分布式電源和主网之间存在竞争，因为利益角度的不同，规划方案也存在很大差异[1]。

（二）双层规划

分布式电源技术的发展让配电网中使用了更多的光伏发电、风力发电，而分布式电源自身含有波动性，因此，在配电网中也出现了类似于燃气轮机、蓄电池等装置，原本属于被动用电的用户现在可以参与到主动的管理中。分布式电源、主网电源和主动负荷都可以被看作是广义电源，它们的电源特性之间存在着差异，各自占有负荷曲线的比例也有所不同，在分布式电源的配网规划中，应该对投资成本及时间成本予以考虑。对分布式电源配电网进行双层规划，需要在将广义电源视为有效电源的前提下，完成所有电源成本时间的特性曲线建立工作，依照费用最小的原则，可以将电源在规划时间内的运行时间与负荷曲线上的位置予以求出，进而求出配置容量，此为第一层规划。之后，需要把最小总费用设置为目标函数，将分布式电源配置以及相应的配网网架方案进行确认，此为第二层规划。约束条件为前者中的电源容量，利用优化理论，能够将分布式电源工作时间予以确认，进而增强方案经济效益。

二、含分布式电源配电网的优化运行

（一）配网重构

将网络拓扑予以改变，利用变压器运行方式与供电路径的改变可以在一定程度上降低网络损耗。如果在电力系统中不含有分布式电源，那么在总网络损耗中，配网损耗所占比例很高，在分布式电源接入之后，配电网需要对运行的经济性予以考虑，重点考虑的费用消耗有两个方面，一是线损费用，二是分布式电源的能源消耗费用。分布式电源的供电距离很短，可有对负荷予以削峰填谷，可以让供电可靠性得到提高，可以补充主网、支撑主网。

要想得到网络损耗为最小的网络拓扑，就必须完成配网的重构工作，利用传输功率约束，网络拓扑可以对分布式电源与主网的发电计划产生影响，在网络拓扑已经被确认之后，利用潮流可以完成网络损耗值的计算工作。在进行配网重构时，可以对分布式电源予以处理，处理方法可以归结为四种，一是对分布式电源的出力予以优化，二是将目标函数设为网络损耗最小，三是建立起网损期望值最小重构模型，以解决随机波动性产生的问题，四是将目标函数设为分布式电源的发电费用。电力系统网络拓扑会因配网重构而发生改变，也就让各个变压器流过电流时的功率发生变化，进而使得负荷均衡，减少变压器损耗，让变压器的运行更有经济性，节点注入的功率会影响到配网重构，而节点注入功率却会受到分布式电源的影响，所以，分布式电源的运行经济性和配网重构为耦合。

（二）经济调度

对电网进行经济调度，需要着手于两个方面，在空间上，需要对线路与变压器之间负荷予以经济分配，让电网损耗降低；在时间上，应该对削峰填谷、负荷率予以调整，让负荷曲线可以达到平衡。因为分布式电源本身的运行较为灵活，且安装点较多，那么对分布式电源进行空间负荷与时间负荷进行经济调度就可以让变压器的运行更具经济性。首先，分布式电源发电功率在变化时会对并列运行变压器的投切产生影响；其次，分布式电源和配电网重构配合，可以将分列运行变压器间的负荷予以调整；最后，接入分布式电源能够让电网运行可靠性没有受到影响的前提下，将电力系统运行经济性予以提升，让变压器经济运行约束得到减少。

将含有两台变压器的馈线系统予以仿真的分析，#1变型号是Z10，#2变型号是Z9，两台变压器的容量都是20MVA，电压比是35/10.5，方案共有三种，第一种方案是#1变和#2变为并列运行，没有分布式电源接入，经过测试，变电站流过功率是14.03MW，线路损耗是0.467MW，变压器损耗是0.147MW，总损耗是0.614MW。第二种方案为只投入#1变，5MW分布式电源接入，经过分析，变电站流过功率是8.62MW，线路损耗是0289MW，变压器损耗是0.09MW，总损耗为0.379MW。第三种方案是只有#2变被投入，5MW的分布式电源被予以接入，那么变电站流过功率是8.62MW，线路损耗是0.289MW，变压器损耗设计0.047MW，总损耗是0.336MW。通过检验，可以发现分布式电源的接入可以让电力系统的节能效果得到提升。

三、结论

综上所述，分布式电源对于配网规划具有重要影响，通过双层规划的方案，通过配网重构和经济调度的方法，这种无功优化可以让电网损耗有所降低，可以让电能质量得到提升，可以让含有分布式电源的电力系统更具经济效益，进而使得配电网可以得到全面优化运行。

参考文献：

[1]葛细武.含分布式电源的配电网规划研究[J].低碳世界，2016，36：7071.