考虑负荷特性的配电网低碳目标网架建设技术的分析

考虑负荷特性的配电网低碳目标网架建设技术的分析

黄守强

中国能源建设集团甘肃省电力设计院有限公司  甘肃省  730050

摘要：推动社会绿色、低碳、可持续发展已然成为目前全球发展的共识，而配电网作为电力网络与用户之间相互联系的重要媒介，需要科学、合理的对配电网网架进行规划设计，传统配电网网架的结构已经不满足新时代电力企业发展，需要及时进行创新，在有效保证配电网供电可靠性以及电能质量同时实现低碳化的目标。

关键词：负荷特性；配电网；低碳；网架建设

引言：配电网的网架建设是通过确定线路路径及其回路数，以达到规划周期内所需要的输电能力和满足各项技术指标的前提下使系统的费用最小的电网规划。而考虑负荷特性的配电网低碳目标网架建设技术可以最大化的提高经济效益与环境效益，充分实现了节能减排，所以需要深入研究该建设技术要点，达到预期效果。

一、考虑负荷特性的配电网低碳目标网架建设技术发展现状

目前我国电网建设随着新型城镇化的发展在不断完善，配电网的建设也在不断创新优化，但随着微电网、分布式能源以及电动汽车等可再生能源产业的发展，传统配电网还是留有许多问题，网架互济能力差、分布式能源的接入存在很多障碍。需要电力企业充分考虑到地区的负荷特性，同时还要追求节能减排，将这两项因素充分融入配电网网架规划建设中去，构建相对合理的配电网网架。

    在2022年1月13日的国家电网年度工作会议中指出，2022年的电网计划投资将达5012亿元，创历史新高。由此可见我国配电网的建设还在不断发展，所以优化配电网网架建设对我国电力系统发展有着重要意义。在充分考量各种电力负荷的前提下，利用相关电力数据来进行模拟运营，结果显示出这两种条件下的碳排放量较高，不符合节能减排要求，所以需要针对不同区域的负荷特性，依据配电网网架建设规划技术来对其进行优化设计，充分考虑当地电网实际运行情况和住户用电需求，以此进行分析来获取该区域配电网规划的最佳方案。以免出现未能考虑地区负荷特性而出现的供电负荷偏差、供电溢出或短缺的现象。配电网网架建设技术在充分考虑负荷特性与低碳目标的情况下，首先需要根据各地区的相关电力运行数据，通过函数来计算碳排放量，从计算结果中得到最佳的设计建设方案。从侧面体现了目前配电网系统建设的科技化与智能化，有效帮助当地电力企业提高经济效益与环境效益，还能扩大企业影响力，增加核心竞争力[1]。

二、考虑负荷特性的配电网低碳目标网架建设技术分析

（一）掌握配电网低碳化网架建设规划设计重点

    配电网的布局规划是一个系统性的工程，并且要以整体安全性为基本原则，因为只有保证设计方案的安全性才能进行设计优化。首先根据国家及行业标准，确定配电系统的电力容量可以达到相关测试需求。然后根据住户、企业或者个人的使用需求确定电力系统的接入方式，在对容量或者方案中的其他因素进行调整。工业用电是指利用电力作为初始能源从事工业性产品的生产经营活动的企业，进行加工和维持功能性活动所需要的一切电力。工业用电需要根据国家标准要求，优化后的配电网系统需要满足相关技术指标，确保配电网在日后的运行及调度过程中可以实现不停电作业，方便相关人员进行维护、检修。在线路上要有长远性规划，充分考虑长度、地形、区域环境等因素，尽量避开一些重要区域。工业用电为了贯彻节能减排理念，在终端配电设施规划设计的过程中应尽量靠近用电负荷中心，这样做的目的是节约能源。而对于居民类生活用电，配电网低碳化网架建设在分布式电源、电动车及各种电储能设备中应充分考虑电网的反馈特性，保证电力供需平衡。在配电网建设规划初期根据设计目标，需要确认区域内的电力负荷特性以及负荷需求，同时还要将后续的电力负荷增长需求也纳入记录中。对于现有的线路规划，电力设施以及网架结构需要根据设计中低碳化的目标进行更换或者进行架构优化，对居民区的一些陈旧老化电力设备要及时检测，确保不会出现安全隐患[2]。

（二）做好配电网低碳目标网架建设具体步骤

在分析了各类型用户的负荷特性后，需要利用计算机软件搭建相关电力柔性负荷模型。其原理是通过构建线性模型来对激励与需求之间的联系进行侧相应，该模型的设计方案有效考虑了用户用电在某个时间段的需求响应，并利用相关的函数模型来求解配电网的负荷需求。在该模型中，柔性负荷是一个变量，具有不确定性，需要建模人员通过场景还原的方式对变量进行处理，使计算结果更符合网架建设目标。例如在具体场景中需要对风速纳入计算过程，再计算柔性负荷的密度函数并进行取值。

在搭建配电网低碳目标网架规划模型时，包括很多具体数据。例如经济总代价、综合运维费用还有碳排放量等环境成本，以及各种场景出现的概率等。这些数据都需要纳入具体函数据计算中，作为配电网低碳目标网架规划模型的约束条件。最后采用萤火虫算法对模型进行求解，将算法的基本参数初始化，随机选择地点进行计算，以求配电网低碳目标网架规划模型的最优解。

（三）对配电网低碳网架建设有效性分析

    利用该技术可以对任意地点的负荷特性进行特征分析，各行业的负荷特性存在较大的差异，主要可以分为商业负荷、行政负荷、工业负荷、居民负荷。依据配电网低碳目标网架规划模型。工业负荷的最大峰值位于夏秋两季，并且工作日负荷略高于周末负荷。所以针对工业用电的特性，可以在夏秋两季对配电设备进行多次维护、检查。在土地利用、电厂规划、布线等方面。依据低碳原则进行全面规划。可以根据上级电力系统的最大传输能力，来确定规划期间的配网减排指标，对电网中工业用电的负荷进行分析，确定新能源强度。也可以将具有一定规模的集散中心最为碳中和区，并扩展与周边用电负荷的联系，进行更多的优化配置。居民负荷在夏季和冬季明显升高，周末的用电负荷要高于工作日。根据用电负荷分析，并选取节点配电系统对网架展开建设规划，在考虑负荷特性及碳排放目标的情况下，用最低的成本进行网架建设。根据各个方案所规划的配电网网架构造，方案中的成本总额以及二氧化碳的排放量都有明显减少，完全达到了建设目标，由于考虑了用户用电特性，还有效提升了用户的用电体验[3]。

（四）对配电网低碳化网架建设运营分析

    随着全球碳排放的不断增加，各个国家都逐渐意识到气候变化对人类社会发展带来的负面影响，需要采取一些必要的策略来应对相关问题。电力行业作为碳排放量的大户，也需要在电力生产配送过程中采取必要的措施来实现低碳经营。我国电力行业主要包括发电和售电两个经营生产方面。除了传统的调整售价与电网优化，还可以在电网建设项目中应用低碳技术和碳交易方法来促进低碳发展。目前我国碳交易市场还未形成，但是可以通过配电网网架建设来实现低碳发展。将光、风、储、用一体化应用于配电网中，把传统的风能、太阳能在转化为电力之后，由储能系统作为配网的一部分来进行电力的存储与传输。这项技术可以利用大规模的能源储存来追踪电力的输出，旨在有效降低配电电压器电源端负载的峰值。配电网低碳化网架建设技术可以应用到更多领域中。例如建筑设计、变电站建设、新能源的开发利用等。基于负载考虑的配电网低碳化网架建设技术不仅提高了电网建设项目的经济性和可持续性，并且对各种类型的用电负荷能提供稳定的供电效果，对未来我国电网行业有着十分重要的发展意义以及环保效益。

结论：综上所述，在对基于负荷特性的配电网低碳目标网架建设技术发展现状的分析后，要想使配电网网架建设即满足不同的负荷需求又能实现低碳目标，就要根据配电网低碳目标网架规划模型，依据不同的数据参考来取得网架规划方案的最优解，将光、风、储、用一体化合理应用于配电网中，有效减少碳排放量并提高经济效益，获得优良的供电效果。

参考文献：

[1]肖文浩,彭卉,刘兴栋等.一种基于柔性装置的配电网网架结构设计与研究[J].电力电容器与无功补偿,2022,43(05):109-117.

[2]包忠强,于明,郭华等.计及碳减排的配电网扩展规划模型与方法研究[J].自动化仪表,2022,43(12):19-24.

[3]杨昊天,张仰飞,赖仕达等.低碳背景下含可再生能源配电网降损研究[J].节能技术,2022,40(01):25-29.