含分布式電源的低壓配電網(wǎng)設(shè)計

摘 要：目前， 隨著智能電網(wǎng)的不斷優(yōu)化，分布式電源取得較大的發(fā)展，配電系統(tǒng)中接入了越來越多的分布式電源，這在一定程度上影響了配電網(wǎng)的設(shè)計。文章針對含分布式電源的低壓配電網(wǎng)設(shè)計相關(guān)問題進(jìn)行分析和探究，首先介紹了分布式電源的概念，然后闡述了分布式電源接入配電系統(tǒng)對低壓配電網(wǎng)設(shè)計的影響，并對含分布式電源的低壓配電網(wǎng)設(shè)計相關(guān)知識進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng)；職能電網(wǎng)；分布式電源

中圖分類號：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0094-01

隨著科技的加速發(fā)展，智能電網(wǎng)技術(shù)不斷優(yōu)化，分布式電源憑借其可持續(xù)、清潔、高效等特征取得了較好的發(fā)展。雖然在一定程度上促進(jìn)了電網(wǎng)發(fā)展，為電網(wǎng)運行帶來了新的特征，并且改變了系統(tǒng)的潮流方向，但是也對傳統(tǒng)的低壓配電網(wǎng)設(shè)計帶來了影響，本文將就此進(jìn)行細(xì)致探討。

1 分布式電源簡介

分布式電源（Distributed Generation）簡稱DG，是指功率為數(shù)千瓦到50 MW之間的，和輸電系統(tǒng)不是直接相連的一種獨立性的電源系統(tǒng)。一般來說，分布式電源的電壓等級在35 kV以下，其中包含可再生能源設(shè)備，例如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等，還包含部分儲能設(shè)備，例如電磁儲能、飛輪儲能以及電化學(xué)儲能等。含分布式電源的低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

幾種主要的分布式電源見表1。

2 分布式電源接入對配電網(wǎng)設(shè)計的影響

目前，隨著各種分布式電源的興起，其越來越多地運用在電力系統(tǒng)中，為傳統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)劃提出了新的問題，并帶來了挑戰(zhàn)。依據(jù)相關(guān)負(fù)荷預(yù)測結(jié)果為網(wǎng)絡(luò)擴建或者改造升級提供全面的方案，并在保證滿足用電可靠性以及供電需求的前提下使電網(wǎng)建設(shè)提供最少資金是電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務(wù)。

分布式電源的接入使得電網(wǎng)有了更大的不確定性和復(fù)雜性，因為分布式電源的供電范圍比較小，并且安裝容量小，為了滿足較多的供電需求，就需要接入較多的分布式電源，這勢必會對電網(wǎng)的整體運行產(chǎn)生影響。

其影響主要總結(jié)為以下幾點：

①導(dǎo)致規(guī)劃區(qū)電力負(fù)荷預(yù)測難度的增加。因為分布式電源安裝具有不確定性，并且具有較大的隨機性，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)部，用戶可以依據(jù)自身的用電需求進(jìn)行使用和安裝，這就與電力負(fù)荷產(chǎn)生了抵消，不利于電力負(fù)荷模型的健全，并且為負(fù)荷預(yù)測帶來了隨機性，不利于相關(guān)人員對其進(jìn)行準(zhǔn)確定預(yù)測。

②因為分布式電源安裝的地址具有隨機性，并且尤其是運用可再生能源發(fā)電的分布式電源，其電量輸出往往會與氣候以及天氣相關(guān)，因此不能提供持續(xù)可靠的電力，這就導(dǎo)致配電網(wǎng)接線以及變電站選址的難度增加。

③較多的分布式電源會改變電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，隨著分布式電源的增加，用戶會減少對傳統(tǒng)輸電的依賴性。通過接入分布式電源能夠減少用戶對主網(wǎng)用電的需求，為其中一部分負(fù)荷供電，這樣就將負(fù)荷進(jìn)行分散，增加負(fù)荷預(yù)測的難度，不利于其準(zhǔn)確性的保持。同時，接入分布式電源能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)變?yōu)槎嚯娫吹木W(wǎng)絡(luò)，會影響其支路的潮流。

④分布式電源的安裝對配電網(wǎng)建設(shè)有利也有弊。合理的安裝分布式電源能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)建設(shè)進(jìn)行延緩，而如果安裝的容量不合理或者位置不對，則容易導(dǎo)致網(wǎng)損增加，降低其利用率，同時會降低電力公司的經(jīng)濟效益。

⑤本來配電網(wǎng)的電能質(zhì)量指標(biāo)就缺乏一定的先進(jìn)性，而分布式發(fā)電引進(jìn)之后，容易導(dǎo)致其質(zhì)量水平影響用戶的經(jīng)濟活動以及用電水平，并且容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，例如三相不平衡、閃變、電壓跌落以及供電中斷等問題，會導(dǎo)致故障發(fā)生率的提高。

⑥一般來說，配電網(wǎng)規(guī)劃需要考慮較多的節(jié)點，一旦在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)較多的分布式電源，則會增加最優(yōu)規(guī)劃的難度，不利于選擇最優(yōu)的規(guī)劃方案。

所以，在對配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃的時候，要想取得完整準(zhǔn)確的信息，必須要對分布式電源進(jìn)行分析，并對其影響進(jìn)行判斷，確定出準(zhǔn)確的容量和位置信息，保證其能夠在電網(wǎng)中發(fā)揮穩(wěn)定電壓、降低損耗的作用，從而提高配電網(wǎng)的整體運行效果。

3 含分布式電源的低壓配電網(wǎng)設(shè)計

含分布式電源低壓配電網(wǎng)設(shè)計需要考慮的因素有三點：①目前電力市場中配電網(wǎng)的邊際容量成本以及不同電源的電價成本。②分布式電源的環(huán)境效益、投資費用以及運行成本、各種電源之間的互補性。③配電網(wǎng)的供電性能、運行費用以及網(wǎng)損等等。一般來說，含分布式電源的設(shè)計利益主體主要有用戶、電網(wǎng)公司以及發(fā)電公司。

從相關(guān)模型看，在含分布式電源的設(shè)計中，可以依據(jù)變量將其分為兩種類型：分布式電源與配電網(wǎng)網(wǎng)架協(xié)調(diào)設(shè)計、單一的分布式電源設(shè)計。

3.1 單一的DG設(shè)計

單一的分布式電源設(shè)計是指在保證配電網(wǎng)饋線正常運行的情況下對分布式電源的容量和安裝位置進(jìn)行單一性優(yōu)化。就目前狀況來看，我國大部分研究都集中在單一設(shè)計，很少有配電網(wǎng)協(xié)調(diào)設(shè)計。

可以通過對微增率的計算進(jìn)行排序，對分布式電源進(jìn)行最佳位置的確定，綜合考慮環(huán)境效益、電壓改善程度以及網(wǎng)損對分布式電源進(jìn)行定容。

同時，還可以依據(jù)不同的分布式電源在潮流計算中的模型進(jìn)行分布式電源接入對整體電壓質(zhì)量的影響分析，從而降低網(wǎng)損，促進(jìn)電壓質(zhì)量的改善，做出正確的定容選址。

3.2 DG與配電網(wǎng)網(wǎng)架協(xié)調(diào)設(shè)計

分布式電源與配電網(wǎng)網(wǎng)架協(xié)調(diào)設(shè)計是指對兩者的整體設(shè)計，是一種比較全面的優(yōu)化。目前，從求解的算法來看，含分布式電源設(shè)計的配電設(shè)計是包含多約束、動態(tài)性強并且具有非線性以及多目標(biāo)的混合整數(shù)設(shè)立問題。

一般可以將求解配電網(wǎng)設(shè)計模型分為三種類型：①智能優(yōu)化計算法；②啟發(fā)式優(yōu)化計算法；③數(shù)學(xué)優(yōu)化計算法。

4 結(jié) 語

分布式電源接入配電網(wǎng)雖然可以促進(jìn)本地資源的充分利用，為用戶提供更加可靠和清潔的能源，促進(jìn)用戶的用電方便，但是也會帶來一定的不利影響（具體影響如上所說）。

在分布式發(fā)電高滲透率情況下的配電網(wǎng)中，如何提高分布式發(fā)電的優(yōu)勢，促進(jìn)其更加全面地發(fā)展，舍棄其缺點，減少不利影響，在不增加原有配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理裝置硬件開銷的前提下，構(gòu)建高效、節(jié)能、高電能質(zhì)量水平的配電網(wǎng)，是值得深入研究的問題。

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