含分布式发电的配电网规划研究

含分布式发电的配电网规划研究

孟栩彬

(国网山东省电力公司济南供电公司山东济南250012)

【摘要】作为一种新型发电技术，分布式电源具有节能环保、经济性强等优势，因此成为解决现阶段能源和环境问题的一种重要手段。值得注意的是，数量过多的分布式电源接入配电网将会给电网的运行造成相当大的影响。基于此，本文将围绕分布式发电对配电网规划的影响以及含分布式发电的配电网规划模型进行详尽探讨。

【关键词】分布式发电；配电网；规划研究

随着不可再生能源的逐渐减少以及工业发展对于能源资源的需求量逐渐加大，我国面临的能源和环境问题日益突出。分布式发电作为一种新型发电技术和能源综合利用方式，具有投资成本低、建设周期短、模块化强等特点，它不仅能够弥补传统的集中发电和远距离发电存在的不足，而且对于保护环境和保证国家电力系统的安全性方面具有重要意义。为了使其作用得以充分发挥，需要对含分布式发电的配电网进行合理的研究和规划。

1.分布式发电对配电网规划的影响

尽管分布式发电具有诸多方面的优点，并为我国的环境保护和能源应用做出了一定的贡献。但是不可否认的是，分布式发电在接入配电网后会给配电网的多方面造成一定程度的影响。下面将针对其中主要的两方面做出详细分析。

1.1对网络损耗的影响

配电网系统设计的基础要求是配电网和用户侧之间没有接入任何电源，这一要求使得配电网的结构多为环形或者辐射状，最终导致配电网中的潮流分布大多为单方向流动。然而，将分布式电源引入配电网中，将会导致其中的潮流分布发生改变，进而对网络损耗造成一定的影响。根据相关资料显示，在不同的分布式发电的渗透水平下，其对网络损耗的影响也是有变化的，这一规律体现为分布式发电的接入并不总是减少网络损耗的。例如对于大部分城市电网，较低的分布式发电的渗透水平能够减少网络损耗，但是随着分布式发电渗透水平的增加，网络损耗也是有可能增加的。而关于配电网在引入分布式发电对网络损耗造成影响的原因，则主要包括分布式电源的接入位置、分布式电源相对于负荷的容量以及分布式电源的运行方式这三种，其中影响最大的是分布式电源相对于负荷的容量，因此相关工作人员应该根据分布式电源相对于负荷的容量作为分布式电源接入配电网合适位置的主要依据。

1.2对系统电压稳定性的影响

在配电网中一般存在两种较为传统的电压控制方式：一是通过改变变压器的分接头位置实现电压控制，二是通过控制系统的无功来实现电压调节。这两种电压控制方式虽然有些繁琐，但是在很大程度上保证了系统电压的稳定性。然而，分布式电源在接入配电网后，在一定程度上引起了馈线中传输有功、无功数量和方向上的变化，这不仅间接影响了配电网中的电压调节，而且不利于电压的稳定性分布。根据相关资料显示，分布式电源在接入配电网时，其对馈线上电压分布的影响主要与分布式发电的相对容量和接入位置有关。针对分布式发电相对容量产生的影响，当分布式发电相对于网络来讲负荷过大时，系统电压需要适当降低以适应这一变化；在正常情况下，分布式发电需要时刻保持高功率方式来运行。针对分布式发电的接入位置，每一接入位置都需要安装恰当的无功支撑设备，以防止出现分布式发电推出运行时投运的现象；当馈线中存在线路调压器时，需要适当调整分接头的位置，以此达到预期的调压目的。另外，对于同样渗透率的分布式发电，可以发现散落分布在馈线上对于电压的支撑作用比集中在同一位置的支撑作用稍大一些。

2.含分布式发电的配电网规划模型

上面针对分布式发电对配电网的主要影响进行了分析，可以发现，分布式发电还有很多值得被改进和完善的地方，而要想实现这一改善，需要相关部门首先针对含分布式发电的配电网的规划模型展开研究。

2.1规划模型的目标函数

规划模型的目标函数是为了实现配电网建设和运行的年费用最小化而建立的，因此具有极高的现实意义。这一目标函数中主要包含了分布式发电的建设和维护费用、分布式发电接入配电网后电力系统的年网络损耗费用、配电网年购电费用以及财政补贴费用，其表达式为：

针对这一模型中的每一部分，都有独立的影响因素：对于分布式发电的建设和维修费用，主要与分布式发电接入配电网的数量、每一单位分布式发电所需的投资、分布式发电投资的年平均系数、每一单位分布式发电所耗电量的维修费用、额定容量、功率因数、安装费有关；对于配电网的年网络损耗费用，主要与馈线数、配电网负荷损耗小时数以及每一条线路的有功损耗有关；对于配电网的年购电费用，主要与配电网总有功负荷、最大负荷利用小时数有关。因此，相关部门在对分布式发电接入配电网进行改进的过程中，需要注意到其中的每一方面，既要实现效率的最大化，也要实现费用的最小化。

2.2规划模型的约束条件

规划模型的约束条件主要从以下五方面进行考虑：一是潮流方程的约束条件，这其中涉及到分布式发电注入负荷节点的功率、各节点的电压幅值以及支路上导纳的实部和虚部等；二是节点电压的约束条件，这其中需要运用到惩罚函数；三是支路电流的约束条件，这一约束也是通过惩罚函数来实现的；四是配电网接入分布式电源容量的约束条件，这是其中最为重要的一个约束，值得被重点关注；五是各节点分布式发电安装容量的约束条件，这一约束需要与上面所说的总容量的约束相区分，且这两个约束缺一不可。在了解规划模型的五大约束条件后，很容易便能得出模型的最终函数目标，这对于分布式电压的研究具有十分重大的影响。

2.3全面学习PSO算法优化含分布式电源配电网的规划

为了更好地实现分布式电源在配电网中的规划，可以在其中应用PSO算法，这一方法首先需要通过编码方案将分布式电压的安装转换为一组变量，这不仅方便了计算和理解，而且能够清晰地体现出分布式电压各节点安装容量的约束条件。之后，研究人员可以通过算法流程将含分布式发电的配电网规划详细展列，并通过流程进行求解，最后得出合理的规划结果。

3.小结

综上所述，分布式发电作为一种节能环保型发电技术，在我国的应用范围愈来愈广。然而，分布式发电对于配电网的各方面所产生的一系列影响也是值得被关注和改进的。因此，相关部门应该通过合理的规划分布式发电在配电网中的接入，同时也不能完全摒弃集中式发电，未来电力系统的发展是通过集中式发电和分布式发电优势互补实现的。

参考文献:

[1]李云亮,杨绍勇,马涛,等.含分布式电源的配电网静态电压稳定性判别方法的研究[J].电测与仪表,2014,(10):45-50.

[2]张小和.含分布式发电的配电网规划方法研究[J].机电工程技术,2016,(2):85-89.

[3]李宁.分布式电源在配电网中布点规划研究[J].东北电力大学学报,2015,(2):35-40.