基于低碳效益的分布式發(fā)電優(yōu)化配置研究

謝 胡

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，410217）

基于低碳效益的分布式發(fā)電優(yōu)化配置研究

謝 胡

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，410217）

首先對電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進(jìn)行低碳分析，針對配電網(wǎng)分布式發(fā)電優(yōu)化配置問題，提出了低碳費(fèi)用、電壓安全、有功網(wǎng)損這三個評估配電網(wǎng)效益的重要指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上建立分布式發(fā)電多目標(biāo)優(yōu)化配置模型。

分布式發(fā)電；低碳效益；優(yōu)化配置

0 引言

分布式發(fā)電（Distributed Generation，簡稱DG）是指在用戶附近的小型發(fā)電單元，其高效、可靠，模塊化、分散式分布。DG的安裝位置和容量的變化，是影響系統(tǒng)短路電流的大小、配電網(wǎng)的電壓分布、系統(tǒng)網(wǎng)損、繼電保護(hù)等的重要原因。分布式發(fā)電分布式電輸配電損耗低，其應(yīng)用是順應(yīng)綠色環(huán)保、節(jié)能減損和可持續(xù)性發(fā)展的重要趨勢。因此，研究基于低碳效益的分布式發(fā)電的研究現(xiàn)狀及影響因素，研究其優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)而對其進(jìn)行優(yōu)化配置，對順應(yīng)時(shí)代需求，低碳環(huán)保進(jìn)行發(fā)電具有重要意義。

1 分布式發(fā)電優(yōu)化研究現(xiàn)狀分析

分布式發(fā)電效益的影響因素眾多，國內(nèi)外學(xué)者也已取得了較為豐富的成果。李鵬等人建立了分布式電源的功率模型，并提出了遺傳與圖解結(jié)合的計(jì)算方法。唐勇俊等人從節(jié)能角度分析了分布式電源的優(yōu)化配置問題。王志群等人探討了分布式發(fā)電的可行接入位置以及容量限制值。Gandomkar M等人利用Tabu搜索算法對分布式發(fā)電的優(yōu)化配置問題進(jìn)行了研究。還有一些其他學(xué)者對分布式發(fā)電的優(yōu)化問題進(jìn)行了研究，但是國內(nèi)外學(xué)者從低碳效益角度分析分布式發(fā)電優(yōu)化配置的研究寥寥無幾。目前，分布式發(fā)電優(yōu)化配置對低碳效益的重視度不足，而DG是CO2的排放主體，如何有效控制分布式發(fā)電中的碳排放越來越重要。

2 電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)低碳措施分析

電力系統(tǒng)中的低碳措施不只是可以在能源側(cè)、發(fā)電側(cè)進(jìn)行，而且在輸配電側(cè)、用戶側(cè)等各個環(huán)節(jié)都可以進(jìn)行。

（1）能源側(cè)低碳技術(shù)措施

①增加低碳燃料研發(fā)和使用；

②降低化石燃料的損耗，提升化石燃料的性能；

③優(yōu)化能源與負(fù)荷的相對發(fā)布；

④增大能源傳輸效率。

（2）發(fā)電側(cè)低碳技術(shù)措施

①降低煤電比例，加大替代低碳能源使用率；

②鼓勵碳捕集科技的研發(fā)和利用；

③禁用小火電機(jī)組，建設(shè)大機(jī)組；

④利用IGCC和NGCC等高效發(fā)電技術(shù)。

（3）輸配電側(cè)低碳技術(shù)措施

①使用超導(dǎo)輸電等高效電能傳輸技術(shù)；

②增加電網(wǎng)建設(shè)，減小線損率；

③靈活進(jìn)行低碳能源的并網(wǎng)；

實(shí)行節(jié)能調(diào)度、優(yōu)化電網(wǎng)。

（4）用戶側(cè)低碳技術(shù)措施

①使用電能消耗終端的低碳化技術(shù)；

②以低碳為日標(biāo)的需求側(cè)管理技術(shù)；

③提高用戶電能消費(fèi)的低碳意識；

④分布式儲能技術(shù)的研究和應(yīng)用。

目前，我國發(fā)電側(cè)主要利用煤炭進(jìn)行，它是電力源頭，也是碳排放的重要部分。所以，降低發(fā)電側(cè)碳排放量尤為重要，而其最佳途徑就是采用風(fēng)電、光伏等近零碳排放發(fā)電的并網(wǎng)。

3 分布式發(fā)電優(yōu)化配置

3.1 分布式發(fā)電優(yōu)化配置指標(biāo)

DG相較于傳統(tǒng)火力發(fā)電，CO2排放量小，可以有效提升低碳效益。低碳費(fèi)用成本由低碳投入成本和低碳損失成本的和組成。

電壓安全指標(biāo)的建立能夠評估DG的位置和注入功率對配電網(wǎng)全局電壓的影響，而用戶要求節(jié)點(diǎn)電壓在保證合格的基礎(chǔ)上盡量減少與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差，所以定義電壓安全指標(biāo)為各節(jié)點(diǎn)的電壓偏移總和。

網(wǎng)絡(luò)損耗不僅與負(fù)荷大小有關(guān)，同時(shí)還與分布式電源的安裝位置以及分配到各節(jié)點(diǎn)的功率值有關(guān)。因此，采用配電網(wǎng)支路的有功網(wǎng)損的總和作為有功網(wǎng)損的指標(biāo)。

3.2 分布式發(fā)電配置優(yōu)化模型

以低碳費(fèi)用、電壓安全、有功網(wǎng)損三項(xiàng)指標(biāo)作為分布式發(fā)電優(yōu)化配置的三個指標(biāo)，其目標(biāo)函數(shù)：

等式約束為：

不等式約束為

將低碳效益納入優(yōu)化模型中，能夠更加全面地評估分布式發(fā)電的優(yōu)勢，改變了傳統(tǒng)分布式發(fā)電優(yōu)化配置中只考慮經(jīng)濟(jì)效益的單一模式，有效減少二氧化碳的排放，提高系統(tǒng)電壓的運(yùn)行水平，降低系統(tǒng)有功網(wǎng)損。

4 結(jié)論

（1）分析了電力系統(tǒng)每個環(huán)節(jié)可以采取的低碳技術(shù)措施。

（2）首次提出了基于低碳效益的配電網(wǎng)效益指標(biāo)。

（3）提出了分布式發(fā)電優(yōu)化配置模型，提高了分布式發(fā)電的節(jié)能減排優(yōu)勢。

[1] 李鵬，廉超，李波濤).分布式電源并網(wǎng)優(yōu)化配置的圖解方法[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2009,29(4):91-96.

[2] 唐勇俊，劉東，阮前途，等.計(jì)及節(jié)能調(diào)度的分布式電源優(yōu)化配置及其并行計(jì)算[J].電力系統(tǒng)自動化.2008，32(7):92-97.

[3] 王志群，朱守真，周雙喜，等.分布式發(fā)電接入位置和注入容量限制的研究[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報(bào).2005，17(1):53一58.

[4] Gandomkar M,Vakilian M,Ehsan M.A genetic based Tabu search algorithm for optimal DU allocation in distribution networks[J]Electric Power Components and Systems，200，33(12):1351-1362.

謝胡，女，出生年月：1970年5月出生，民族：漢族，籍貫：湖南省長沙市人，學(xué)歷：研究生學(xué)歷，工程師職稱。主要研究方向：機(jī)電一體化。

Research on the optimal allocation of distributed generation based on the low carbon benefit

Xie Hu
（Career Technical College,410217）

Firstly,on all aspects of power system were low carbon analysis,aiming at the problem of optimal allocation of distributed generation in distribution network,puts forward the important indicators of low carbon cost,safe voltage and active power loss the evaluation of distribution network efficiency,based on a distributed optimal allocation model of multi-objective power generation.

distributed generation;low-carbon benefit;optimal allocation