分布式电源在农村电网规划中的应用

（国网河南省电力公司兰考县供电公司，河南省兰考市，457300） 马浩博 王 鹏 刘 慧 张昊迪 刘洋天

1 农村用电负荷的发展特点

近年来，农村用电量逐年上升，特别是农村的经济发展速度加快，居民生活水平提高，同时农村家用电器的普及也大大提高了对电力的需求。与城市相比，农村用电量增长缓慢。这主要是因为我国人口众多，而用电量有限[1]。此外，我国地域辽阔，地形复杂多样，加之农村经济发展水平的差异较大，由于地区差异、季节性因素等因素影响，部分地区用电负荷呈现波动性变化。因此，在农村电网规划中应用分布式电源来解决电网负荷不平衡问题具有重要意义。

2 分布式电源在农村地区的优势

在农村地区，用户对电力的需求不高，但对供电质量有一定的要求。因此，可再生能源发电是目前最具潜力的农村电力发展方向。然而，由于农村电网的建设和运营相对较弱，因此必须采取一定的措施来提高电力供应质量。在这种情况下，分布式电源是一个很好的选择。与集中式电源相比，分布式电源具有许多优势[2]。①分布式电源是分散的和灵活的，可以根据用户的需要安装和配置，因此它具有更好的灵活性；②分布式电源具有更高的可靠性和安全性。如果分布式电源发生故障，将不会影响其他用户供电；③分布式电源安装在农村地区，不会占用大量土地资源；④分布式电源可以在一定程度上减少电网投资和降低电能损耗。

3 农村电网分布式电源优化配置与规划的原则

3.1 全寿命周期成本最优

全寿命周期成本最优原则是在考虑了运行成本、维护成本、投资成本和全寿命周期成本最优等因素的基础上，以投资收益比最大为目标函数来进行优化配置与规划。重点考虑投资收益比最大这一目标函数，对其他方面考虑较少。

3.2 经济性最优原则

经济性最优原则是将系统运行总成本最小作为目标函数来进行优化配置与规划，仅考虑了投资收益比最大这一目标函数。

3.3 可靠性与电压稳定性约束原则

可靠性与电压稳定性约束原则是指在农村电网规划过程中需要考虑系统可靠性与电压稳定性约束，将可靠性和电压稳定约束作为目标函数来进行优化配置与规划。在兼顾系统经济性的同时，还兼顾了可靠性与电压稳定性要求，综合考虑系统可靠性和电压稳定约束，将系统运行总成本作为目标函数来进行优化配置与规划。

4 农村电网分布式电源优化配置与规划方法

4.1 随机优化方法

随机优化方法是一种经典的分布式电源配置与规划方法。该方法考虑了系统中的各种运行约束，并使用粒子群算法进行求解。该方法主要是通过模拟不同场景来生成一些候选电源方案，并通过模拟一些可能的运行工况来优化各个方案。目前，该方法已经在美国和欧洲得到广泛应用，但在发展中国家，由于技术和政策等原因，应用还不成熟。

4.2 多目标优化

多目标优化是一种在传统电网中应用比较广泛的优化方法。该方法在考虑分布式电源接入后对电网电压、网损、电压稳定以及节点功率平衡等多个目标函数的影响时，用多种遗传算法进行求解。该方法可以将多目标问题分解成单目标问题来求解，从而可以减少计算时间，提高算法效率。

4.3 随机生成规划

该方法基于生成式对抗网络技术，用随机生成模型来模拟发电机、负荷、网络拓扑结构等。通过将随机生成模型转化为确定性优化模型来求解，可以减少计算时间和提高计算效率。

4.4 自适应规划

自适应规划是一种多目标优化方法。该方法将各种运行约束和目标函数作为一个整体来进行处理，而不是将其分解成几个单独的目标函数。在该方法中，采用自适应遗传算法求解多目标优化问题，并将获得的最优方案作为分布式电源配置与规划的结果。

5 分布式电源并网运行对农村电网的影响

5.1 改变电网运行方式

电网运行方式的改变，会导致电压波动和闪变增加，甚至会出现电压崩溃。分布式电源出力具有不确定性，当负荷发生变化时，分布式电源出力也会随之改变，从而引起电压波动和闪变增加。

5.2 负荷、电流、电压发生变化

分布式电源的接入，使电网中负荷的分布发生改变，导致部分负荷不能得到有效供应。此外，分布式电源还可能造成短路电流增大等问题。分布式电源接入电网后，会产生谐波电流和电压降落。当分布式电源容量较小时，这种影响较小；而当分布式电源容量较大时，将对电网的电能质量产生影响。

5.3 改变与电网的电气连接方式和潮流分布

当分布式电源接入电网后，将改变其与电网的电气连接方式和潮流分布。分布式电源通常以并网点为中心呈放射状分布于配电系统的各个区域。因此，分布式电源并网后会引起网络中的潮流分布发生变化；对于潮流分布变化较大的区域，必须增加电网中的断路器和自动装置以调整潮流分布。

6 农村电网规划中考虑分布式电源的接入

6.1 对农村电网运行和供电质量的影响

分布式电源接入后对电压水平的影响，主要体现在电网的网损、电压波动及谐波污染等方面。根据农村电网的结构，分析分布式电源接入后对农村电网的影响，评估分布式电源对农村电网运行及供电质量的影响，从而确定分布式电源的容量。

6.2 负荷特性及负荷变化的影响

在农村电网规划过程中，应充分考虑负荷特性及负荷变化的影响，通过对历史数据的分析，预测未来一段时间内的负荷变化情况，进而分析对电网规划及运行带来的影响。通过合理规划，使电网具备较好的潮流分布，满足分布式电源接入后的运行和供电质量要求[3]。

6.3 对电网运行管理和安全性的影响

在农村电网规划过程中，应充分考虑分布式电源接入后对分布式电源控制和管理策略等方面造成的影响。包括分布式电源容量配置、接入位置以及与电网运行方式配合等方面。在农村电网规划过程中，应充分考虑分布式电源与电网的协调控制，以及分布式电源运行特性对电网安全可靠运行的影响。

7 结语

综上所述，随着农村地区用电量的不断增长，分布式电源在农村电网规划中的应用也越来越重要，其分布式电源并网运行的研究将成为农村电网发展的新趋势。未来的农村电网规划中，分布式电源将会以更多、更灵活、更有适应性的形式接入配网，可以缓解电能质量问题，降低网损，提高供电可靠性。