电改新形势下配电网规划不确定因素分析

电改新形势下配电网规划不确定因素分析

王静汾

（国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012）

摘要：随着社会的发展，人们的用电量不断增加，配电网应用的越来越广泛。本文基于电力体制的改革，从负荷侧、电源侧和实施管理侧3个方面分析配电网规划中出现的不确定性因素。分析负荷侧电动汽车的大规模接入、电源侧分布式电源的大规模接入以及实施管理侧实施主体的不确定性对配电网规划带来的影响，探讨适应新形势下的配电网规划方法。提出综合考虑负荷侧、电源侧资源的配电网综合资源规划方法。

关键词：不确定性；电动汽车；分布式电源；实施管理

引言

配售电业务的放开，将会从实施管理侧引入不确定性，未来配电网规划和实施主体存在变化的风险。电动汽车充电负荷具有随机性，随着电动汽车数量的增加，电网的整体负荷将会变化，这对负荷预测造成了一定的难度，从而影响了配电网变电站规划和网架规划的准确性。本文从负荷侧、电源侧及实施管理侧3个角度分析电力体制改革新形势下的配电网规划不确定性因素。

1不确定性因素分析

1.1负荷侧

随着电动汽车的增多，其充电不仅会影响配电网的负荷平衡，还会带来如下问题。①电动汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的负荷紧张，并且会带来电压稳定问题，如果聚集性充电行为发生在高峰时段，这将会加重配电网的负担；②电动汽车充电负荷受多种因素影响，其时间、空间的分布具有较大的随机性，预测难度较大；③由于电动汽车充电负荷特性，将给电网带来大量谐波，且易导致三相不平衡，引发电能质量问题。电动汽车接入对配电网运行的影响主要涉及配电网的电能质量、可靠性和经济运行等方面，如图1所示。

由于技术的发展以及政策的变化，未来电动汽车的数量难以确定。电动汽车充电负荷的随机性和增长模式的不确定性为配电网规划带来了极大的不确定性。

1.2电源侧

新电改方案中提到分布式电源主要采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式，并且要求全面放开用户侧分布式电源市场，放开用户侧分布式电源建设，支持企业、机构、社区和家庭根据自身条件，因地制宜投资建设太阳能、风能、生物质能等新能源发电，准许接入各电压等级的配电网络和终端用电系统。根据新电改方案，太阳能、风能等新能源占比较多，由于新能源的出力波动性，分布式电源并网对配电网的节点电压、线路潮流、短路电流、网络可靠性等都会带来影响，其影响程度与分布式电源的位置和容量有关。因此大量分布式电源接入增加了配电网规划的不确定性。

1.3实施管理侧

新电改方案中提到了增量配电业务放开，通过逐步向社会资本开放增量配电投资业务，促进配电网的发展，提高配电网建设运营的效率和服务水平，同时也将起到盘活社会资本，促进地方经济发展、释放改革红利的作用。目前增量配电开放的实施细则尚未出台，各方对增量配电业务放开进行了探索。

2不确定性因素对配电网规划的影响

2.1负荷侧

2.1.1电动汽车负荷模型

电动汽车负荷模型根据需求不同分为3种，即电动汽车充电负荷模型、电动汽车扩散负荷模型以及电动汽车充电站充电负荷模型。电动汽车充电负荷模型考虑了电动汽车数量、行驶里程分布、电池容量与充放电功率曲线和驾驶者使用习惯，在此基础上计及充电时长差异和充电能力限制，建立电动汽车充电站负荷模型；如果将电动汽车充电功率分为基准功率和可控功率，即可建立电动汽车扩散负荷模型。换电模式的充电负荷更利于调控，目前主要采用集中充电、统一配送模式，片区电池管理流程如图2所示。在此基础上，增加换电充裕度的建模仿真，使得换电模式的充电负荷更完善。

2.1.2电动汽车对配电网规划的影响

配电网络规划区域中含多个电动汽车充电站，则需采用考虑综合权重的层次分析法确定候选站址权系数。采用统计模型确定候选站容量，通过建立电动汽车V2G的电价机制以量化电动汽车V2G作用对配电网的影响。在此基础上建立配电网规划模型，该模型以变电站、配电网架和电动汽车充电站投资、折旧、电网综合运行成本和贷款利息等额年金之和年费用最小为目标函数。该优化模型可以有效降低规划成本。

2.2电源侧

2.2.1分布式电源

常见的分布式电源包括光伏、风力发电机、燃气机组、燃料电池等，其中光伏与风机受到自然条件的影响，出力具有随机性，具有极大的不确定性；而燃气机组与燃料电池属于可控分布式电源。因此电源侧不确定因素为光伏发电和风力发电。根据新电改要求，鼓励用户侧建立光伏电站，电改新形势下分布式电源将成为配电网规划不可回避的问题。

2.2.2分布式电源对配电网规划的影响

为了解决分布式电源和配电网在规划过程中的相互影响，可在含分布式电源的配电网规划中引入协调规划框架，同时为了节省资源，促进可持续发展，可在该框架内对分布式电源实行环境效益奖励措施，表现为在规划模型中的规划目标中引入了环境效益。若在配电网扩展规划条件下新增负荷节点，则在分布式电源数量、位置、容量不确定的情况下，采用免疫克隆选择算法对分布式电源的位置、容量以及配电网网架进行整体优化，并以网络建设成本与运行费用为目标函数。为了实现节能减排，配电网规划需兼顾经济因素和环境效益，建立含分布式电源的配电网扩展规划模型，对规划结果进行经济性评估。

2.3规划实施不确定对配电网规划的影响

政府有关部门要认真执行电力规划职责，优化电源与电网布局，加强电力规划与能源等规划之间、全国电力规划与地方电力规划之间的有效衔接。提升规划的覆盖面、权威性和科学性，增强规划的透明度和公众参与度，各种电源建设和电网布局要严格按规划有序组织，实施电力规划应充分考虑资源环境承载力，依法开展规划的环境影响评价。规划经法定程序审核后，要向社会公开，建立规划实施检查、监督、评佑、考核工作机制，保障电力规划的有效执行。

3新形势下配电网规划方法探讨

将分布式电源作为负荷点负荷的一部分来考虑，通过规划优化负荷点的分配，合理配置分布式电源。对于配电网规划中的不确定性因素，应采用不确定规划模型加以处理。不确定规划模型主要包括：机会约束规划、场景分析规划和模糊规划。机会约束规划使用了概率学思想，把一些约束条件转化为满足一定概率条件的约束，并常与可靠性分析相结合，以达到电网运行要求的指标，使得保证系统一定可靠性前提下，规划成本进一步缩小，获得经济性与可靠性的平衡；场景分析规划就是对规划场景进行分析，找出典型场景，进行规划计算，形成不同的多场景规划方案，择优选取；模糊规划是模糊数学在规划上的应用，包括对负荷、分布式电源等随机特征量的模糊预测以及对目标函数的模糊化处理。同时在基于IRP配电网规划的基础上，还需考虑规划实施主体不确定带来的影响，可以引入风险评估模型，增加风险评估工作，尽量降低实施主体变化给配电网规划效益带来的损失。

4结论

未来，配电网的规划和实施都有可能由第三方进行，这其中存在不少的风险。而如何处理好其中的风险，对于未来配电网工作是至关重要的。基于IRP的配电网规划方法能很好兼顾各方面因素，应该是未来配电网规划方法研究的方向。

参考文献

[1]梅红兴，程浩忠，王宸，等.主动配电网中分布式电源优化配置[J].电力系统及其自动化学报，2016，28（11）：1-8.

[2]刘志鹏，文福拴，薛禹胜，等.电动汽车充电站的最优选址和定容[J].电力系统自动化，2012，36（3）：54-59.

[3]徐珍霞，顾洁.粒子群优化算法在配电网网架优化规划中的应用[J].继电器（Relay），2006，34（6）：29-33.