新能源接入條件下的配電網(wǎng)節(jié)能優(yōu)化

梁峻銘

摘 要：在政府大力提倡節(jié)能減排的背景下，新能源電力系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的普及范圍越來越廣，隨著電力用戶對用電質(zhì)量需求的不斷提高，尋求一種高效、節(jié)能的配電網(wǎng)優(yōu)化措施意義重大。本文基于上述觀點，首先對目前配電網(wǎng)的常見模型構(gòu)建措施進行簡要分析，并結(jié)合新能源的基本特征提出配電網(wǎng)節(jié)能優(yōu)化的改進措施，以期為新能源接入條件下配電網(wǎng)節(jié)能運行提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：新能源；配電網(wǎng)；節(jié)能措施；優(yōu)化探討

小容量、分布式接入是新能源配電網(wǎng)供電運行的一種新形式，對配電網(wǎng)節(jié)能運行起到了積極成效。隨著新能源發(fā)電普及的范圍越來越廣，尋求一種提升新能源利用率的優(yōu)化配電網(wǎng)節(jié)能措施十分必要，對環(huán)境保護和國家節(jié)能減排均能起到促進作用。

1 新能源接入的現(xiàn)狀分析

新能源發(fā)電技術(shù)以光伏、風(fēng)能發(fā)電為代表，具有低碳環(huán)保、清潔可再生等優(yōu)點，為電力企業(yè)開展節(jié)能減排提供了基礎(chǔ)支撐。一方面，新能源發(fā)電可減少污染物排放，提高配電網(wǎng)運行效益；另一方面，某些特殊情況會給配電網(wǎng)線路運行帶來損耗，或出現(xiàn)節(jié)點過電壓的安全問題，不利于新能源電源的利用。因此，探求合理的節(jié)能措施和調(diào)度方法，以求降低不良影響意義重大。目前，主要采取分布式電源并網(wǎng)運行的方式接入配網(wǎng)，其優(yōu)點包括：提升供電可靠性和供電質(zhì)量，節(jié)能效果優(yōu)異，污染小。但其對電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的影響也很大。例如，對配電網(wǎng)規(guī)劃、電能質(zhì)量、繼電保護造成影響。由于我國目前配電網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)多以放射性、單電源為主，其潮流流向為電源→負荷，使配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。例如，改變了原有的短路電流和潮流分布，配電網(wǎng)保護設(shè)施選擇性動作可靠性降低。

2 配電網(wǎng)重構(gòu)分析

在配電網(wǎng)優(yōu)化運行過程中，配電網(wǎng)重構(gòu)是重要方法。由于各電源均有一定范圍的供電區(qū)域，為了提高供電的穩(wěn)定性，其饋線間通常有容量重疊，以便于在正常運行或發(fā)生事故時進行負荷轉(zhuǎn)移。所以，在配電網(wǎng)各饋線上均裝有分段開關(guān)，饋線間或電源間均裝有聯(lián)絡(luò)開關(guān)?；谶@一特征可對配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，即配電網(wǎng)重構(gòu)。

在電網(wǎng)正常運行的前提下，傳統(tǒng)配電網(wǎng)重構(gòu)主要以減少網(wǎng)損為主要優(yōu)化目的，即線路在負載條件下運行要以網(wǎng)損最小化為原則，對配電網(wǎng)中聯(lián)絡(luò)開關(guān)和分段開關(guān)的開合進行配置。在新能源接入條件下，配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化不僅僅局限于減少網(wǎng)損，還可增添提高配電網(wǎng)供電可靠性、均衡負荷值等多項節(jié)能優(yōu)化目的。在對開關(guān)開合進行配置時還需遵循配電網(wǎng)運行所要考慮的約束條件，如等式或不等式約束，其中等式約束主要以配電網(wǎng)正常運行前提下功率平衡約束為主，不等式約束則包括變壓器、支路過載約束以及電壓值、開關(guān)開合頻率等約束。

3 新能源接入條件下配電網(wǎng)節(jié)能優(yōu)化措施

3.1 基于機會約束的最優(yōu)隨機潮流調(diào)度

由于電網(wǎng)運行中各個節(jié)點負荷信息變化呈實時性，且預(yù)測負荷值與實際負荷值總會存在小幅度偏差，這就對配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化結(jié)果造成影響，因此以最優(yōu)隨機潮流求解可以更為明確地反映出配電網(wǎng)系統(tǒng)的運行特征，同時也能為新能源接入條件下的配電網(wǎng)重構(gòu)提供有效參考。目前，隨機潮流算法繁多，根據(jù)不同求解思路可大體分為近似法、模擬法以及解析法。由于在計算過程中引入了隨機變量，原有配電網(wǎng)重構(gòu)模型也需進行調(diào)整，此時就需要用到機會約束法則，解決包含不確定變量優(yōu)化問題，其最大的改變之處在于允許在合理范圍內(nèi)不滿足約束條件，但讓約束條件成立的概率大于給定的置信水平?；跈C會約束的最優(yōu)隨機潮流可對原有配網(wǎng)重構(gòu)模型進行改進，在負荷呈隨機變化的情況下提升配網(wǎng)運行的適應(yīng)性，從而完善節(jié)能優(yōu)化方案。

3.2 提升電壓穩(wěn)定性

在新能源接入配電網(wǎng)的前提下，系統(tǒng)電壓產(chǎn)生波動屬于固有問題，即只要新能源電源處于正常運行狀態(tài)，其功率輸出就會導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓波動，影響程度不一。因此，為了提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，在配電重構(gòu)約束條件中對新能源發(fā)電的輸出功率進行限額十分必要，其中新能源消納問題和發(fā)電量損失可作為配電網(wǎng)重構(gòu)優(yōu)化的主要目標(biāo)。若在配電網(wǎng)重構(gòu)中加入降低新能源損失電量這一目標(biāo)，可通過優(yōu)化算法得出最有利的開關(guān)組合方式或接入方式，從而獲得節(jié)點電壓的統(tǒng)計信息，包括概率分布和電壓值波動幅度，這也是衡量電壓穩(wěn)定性最為直接的方法，若在配電網(wǎng)重構(gòu)模型的約束條件下，將電壓均值、方差值嚴(yán)格限定在某一范圍內(nèi)，則在一定程度上，可通過配電網(wǎng)重構(gòu)方法最大限度地減少新能源接入所導(dǎo)致的電壓波動，如區(qū)域配電網(wǎng)中新能源發(fā)電的電量損耗。

3.3 降損節(jié)能的優(yōu)化管理

（1）配電網(wǎng)正常運行時，其安全性和經(jīng)濟效益均能得到保證。但對設(shè)備進行檢修時，正常運行方式被打破，導(dǎo)致線損增加，因此設(shè)備檢修要有計劃地進行，既要提高檢修質(zhì)量，減少臨時檢修頻率，又要盡可能地縮短檢修時間。因此，帶電檢修技術(shù)不失為節(jié)能優(yōu)化的首選途徑。

（2）提升線路維護力度，定期對線路進行巡查，對接頭過熱、漏電等事故進行及時發(fā)現(xiàn)和處理，可有效減少因接頭電阻超標(biāo)而導(dǎo)致的電能損失。此外，還需及時更換掉損壞的絕緣子，定期修剪線路沿線植物，清掃絕緣組件、配電斷路器和變壓器。

（3）建立更為先進的配電網(wǎng)連接途徑。目前我國大部分地區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多以輻射狀、環(huán)形狀為主，這種結(jié)構(gòu)雖然具備便利性優(yōu)勢，但在新能源接入的前提下會產(chǎn)生很多運行問題。由于新能源接入受很多環(huán)境因素影響，如風(fēng)能和光能受天氣因素影響較大，可控性較低，實現(xiàn)負荷均衡存在一定難度。例如，在配電網(wǎng)運行中，負載較重的饋線電壓波動幅度更大，因此，對聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩端的電壓大小進行監(jiān)測就可得知開關(guān)與重載饋線是否相連，若單個聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩端電壓值高，則說明此開關(guān)兩端饋線電壓負荷失衡，通過閉合該開關(guān)產(chǎn)生的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，則可有效降低整個配電網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)損。

4 結(jié)束語

在新能源接入的條件下，配電網(wǎng)運行節(jié)能優(yōu)化面臨著諸多難題。在實際工作中需根據(jù)配電網(wǎng)運行的不同情況，選擇合理的優(yōu)化目標(biāo)，實行最優(yōu)潮流調(diào)度、提升電壓穩(wěn)定、降損節(jié)能等措施，提高配電網(wǎng)節(jié)能效益。

參考文獻

[1]劉戀.市場機制下PEV的V2G策略及接入主動配電網(wǎng)的優(yōu)化運行研究[D].上海交通大學(xué)，2013.