基于新能源接入對(duì)配電網(wǎng)線損相關(guān)措施研究

張亮+李雷+李鑫濤

摘 要：分布式電源技術(shù)的出現(xiàn)，是電力技術(shù)發(fā)展和地球能源稀缺的必然要求。多樣化的能源和可再生能源技術(shù)的進(jìn)步，是滿足地球能源需求的有效途徑。分布式發(fā)電技術(shù)的大力發(fā)展進(jìn)步是21世紀(jì)重要的高科技領(lǐng)域，將是未來電力發(fā)展的重要方向。在現(xiàn)實(shí)實(shí)踐中，對(duì)中長(zhǎng)期電力需求與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)間的動(dòng)態(tài)平衡，給出較為合理的負(fù)荷調(diào)配一直是調(diào)度重要任務(wù)。但目前在全網(wǎng)線損中，配電網(wǎng)損耗所占比例最高，降損潛力巨大。由于配電網(wǎng)接線復(fù)雜，配電設(shè)備數(shù)量多維護(hù)不變等原因，采用單一的措施難以帶來較好的降損效果。文章針對(duì)新能源的接入、配電網(wǎng)線損相關(guān)措施展開研究。

關(guān)鍵詞：新能源；配網(wǎng)；線損；電力需求

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）34-0186-02

引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求越來越大，在國(guó)內(nèi)外科學(xué)研究表明，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電力消費(fèi)間存在緊密聯(lián)系。國(guó)外有關(guān)專家對(duì)電力消費(fèi)與需求提出因果關(guān)系分析的概念和方法后，關(guān)于因果關(guān)系的檢驗(yàn)方法得到很大發(fā)展和應(yīng)用。對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與能源消費(fèi)的關(guān)系進(jìn)行研究，它涉及到能源總消費(fèi)、GDP、能源價(jià)格及結(jié)構(gòu)變化之間的均衡關(guān)系。特別是近年來各種分布式的新能源的接入，對(duì)電力系統(tǒng)有著一定性的影響，特別表現(xiàn)在配電網(wǎng)損耗方面綜合考慮因素比較多，對(duì)用戶電能質(zhì)量，接入及消費(fèi)方面都有所關(guān)聯(lián)。

1 新能源分類

1.1 光伏電池技術(shù)

太陽能光伏電池發(fā)電技術(shù)利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電設(shè)備的核心部件是太陽能電池板，目前主流是薄膜式太陽能電池板，發(fā)生在其上的光電效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。電池板在太陽光的照射下，在它的半導(dǎo)體上的價(jià)電子成為自由電子與空穴，P-N結(jié)上形成了空穴-電子對(duì)，在電場(chǎng)作用下接通電路形成電流。為達(dá)到客戶所要求的額定輸出電壓和輸出功率，可以將太陽能電池板進(jìn)行靈活的組合安裝，我們稱這樣的一組太陽能電池板為光伏組件。

1.2 風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能是由于地球各部分的太陽輻射不同造成各地受熱不均，從而引起各地氣壓和溫差不同，導(dǎo)致空氣流動(dòng)而產(chǎn)生的能量。風(fēng)能既是可再生能源，也是一次性能源，同時(shí)也是一種清潔能源。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)，是利用天然風(fēng)的動(dòng)能使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片上的轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能。

1.3 微型燃?xì)廨啓C(jī)

微型燃?xì)廨啓C(jī)是指功率在幾百千瓦以內(nèi)的小型熱動(dòng)裝置，以可燃性氣體或液體為燃料，可同時(shí)產(chǎn)生熱能和電能，與常規(guī)發(fā)電機(jī)組相比具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、燃料適應(yīng)性好、污染小并且便于靈活控制的優(yōu)點(diǎn)，是目前實(shí)現(xiàn)冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)的主要設(shè)備，若實(shí)行熱電聯(lián)產(chǎn)，效率可達(dá)到75%，它也是具有廣泛應(yīng)用前景的分布式發(fā)電系統(tǒng)。

1.4 燃料電池技術(shù)

當(dāng)前有很多分布式發(fā)電技術(shù)，其中之一具有清潔、高效優(yōu)點(diǎn)的燃料電池有廣泛的應(yīng)用和發(fā)展空間。作為將儲(chǔ)存在氧化劑和化學(xué)燃料內(nèi)的化學(xué)能清潔、高效轉(zhuǎn)化為電能的電力技術(shù)，其最早在航天及軍事領(lǐng)域得到發(fā)展應(yīng)用，而后廣泛應(yīng)用于電力汽車和電力發(fā)電等民用領(lǐng)域。燃料電池由電解質(zhì)將其陽極和陰極分開，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)從外部將氧化劑和化學(xué)燃料提供給陰、陽兩級(jí)，而后由電解質(zhì)輸送帶電粒子引起電位差，在外電路表現(xiàn)為引起電子定向移動(dòng)，發(fā)出直流電。

2 負(fù)荷預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)方法及模型

2.1 相關(guān)系數(shù)矩陣

相關(guān)系數(shù)矩陣由矩陣各列間相關(guān)系數(shù)構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是定量描述了變量間相關(guān)性大小，缺點(diǎn)是沒有深入具體研究，沒有給出變量間數(shù)學(xué)模型。因此，應(yīng)用該方法不能對(duì)下一期數(shù)據(jù)進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，故有一定局限性，但可以作為前期輔助算法，對(duì)已知數(shù)據(jù)進(jìn)行初步相關(guān)性分析，篩選出有用數(shù)據(jù)，為下一步研究打下基礎(chǔ)。

2.2 協(xié)整

計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中稱兩個(gè)（多個(gè)）變量之間的長(zhǎng)期均衡為協(xié)整關(guān)系。協(xié)整理論能處理的是單整序列，故需檢驗(yàn)是否單整，即單位根檢驗(yàn)。具體是通過比較設(shè)定顯著水平下的t統(tǒng)計(jì)量和臨界值的大小，若t統(tǒng)計(jì)量大于臨界值，則可判斷存在單位根（非平穩(wěn)），反之不存在單位根（平穩(wěn)）。協(xié)整其實(shí)是反映了變量之間的不受短期波動(dòng)影響的長(zhǎng)期均衡關(guān)系，一般一組變量建立的回歸方程為：

式中，若存在含有單位根的變量（非平穩(wěn)），則回歸方程的殘差序列可能非平穩(wěn)，而若yt和xit（i=1，2，…，k）間存在長(zhǎng)期協(xié)整關(guān)系，則式中殘差項(xiàng)t可能是平穩(wěn)序列。檢驗(yàn)協(xié)整的方法通常有Engle和Granger兩步法、Johansen的極大似然法。兩步法簡(jiǎn)單易用，但更適用于兩個(gè)變量的協(xié)整檢驗(yàn)；Johansen極大似然法對(duì)于一組變量間協(xié)整關(guān)系的檢驗(yàn)要優(yōu)于兩步法。本次采用兩步法，基本步驟如下：首先通過單位根檢驗(yàn)所有變量的單整階數(shù)，然后利用最小二乘法估計(jì)回歸方程，并檢驗(yàn)殘差估計(jì)值的平穩(wěn)性。

2.3 格蘭杰因果分析

若變量X有助于解釋變量Y的將來變化，則認(rèn)為變量X是引致變量Y的格蘭杰原因。

在進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)、協(xié)整檢驗(yàn)得到協(xié)整回歸方程后，可以進(jìn)行格蘭杰因果檢驗(yàn)。要求檢驗(yàn)下面式：

2.4 影響電力消費(fèi)的變量

在研究電力負(fù)荷消費(fèi)變量會(huì)選擇全社會(huì)用電量，影響其的經(jīng)濟(jì)因素很多，但即使影響因素相同， 作用大小也會(huì)差別很大，故合理選擇變量至關(guān)重要。為此應(yīng)利用相關(guān)系數(shù)矩陣，篩選出與電力消費(fèi)相關(guān)性較密切的經(jīng)濟(jì)因素。具體有：全社會(huì)用電量（i）、GDP總量（ii）、人均GDP（iii）、常住人口（iv）、居民消費(fèi)（v）、農(nóng)村人均純收入（vi）、城鎮(zhèn)人均可支配收入（vii）、儲(chǔ)蓄存款（viii）的相關(guān)因素。

3 電力系統(tǒng)負(fù)荷特性分析

負(fù)荷特性的重要指標(biāo)：

電力負(fù)荷的特性分為：內(nèi)在特性，外在特性。負(fù)荷功率隨負(fù)荷端電壓變化或隨系統(tǒng)頻率變化則稱之為內(nèi)在特性。本文主要研究的是電力系統(tǒng)負(fù)荷隨時(shí)間變化的規(guī)律，即負(fù)荷曲線隨時(shí)間變化而出現(xiàn)的一系列外部特征。endprint

負(fù)荷特性的重要指標(biāo)如下：

（1）最大負(fù)荷、最小負(fù)荷和平均負(fù)荷

電力負(fù)荷的大小隨時(shí)間變化而變化，因此在某個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)電網(wǎng)、區(qū)域、用戶出現(xiàn)的最大（?。┴?fù)荷值，稱為該統(tǒng)計(jì)周期的最大（?。┴?fù)荷。最大負(fù)荷也就是最高負(fù)荷，最小負(fù)荷也就是最低負(fù)荷。根據(jù)統(tǒng)計(jì)周期的不同，最大負(fù)荷又可以分為日、月、年周期最大負(fù)荷。最小負(fù)荷又可以分為日、月、年周期最小負(fù)荷。而平均負(fù)荷是指電網(wǎng)、區(qū)域、用戶負(fù)荷在某個(gè)統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)的均值。

（2）日負(fù)荷曲線

電力負(fù)荷隨時(shí)間波動(dòng)的規(guī)律，通常用負(fù)荷曲線來反映。負(fù)荷曲線是描述的是某個(gè)時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷隨時(shí)間波動(dòng)規(guī)律的曲線，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示負(fù)荷的絕對(duì)值。日負(fù)荷曲線描述的是24個(gè)小時(shí)內(nèi)用電負(fù)荷的波動(dòng)情況。

（3）日負(fù)荷率、日最小負(fù)荷率

統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，稱之為負(fù)荷率。負(fù)荷率是衡量一定時(shí)間內(nèi)負(fù)荷的波動(dòng)情況。負(fù)荷率高，說明設(shè)備和電網(wǎng)利用率高。但是，日負(fù)荷率過高，表明電網(wǎng)和設(shè)備的剩余裕度較小，對(duì)調(diào)度運(yùn)行的靈活性和安全可靠性都產(chǎn)生不利影響。因此，日負(fù)荷率應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)具體情況進(jìn)行必要的調(diào)整。

4 配網(wǎng)線損管理方面的措施

（1）建立健全配網(wǎng)配網(wǎng)線損管理指標(biāo)考核體系。要按照統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，歸口管理分級(jí)負(fù)責(zé)監(jiān)督完善的原則，結(jié)合大營(yíng)銷建設(shè)，修訂完善配網(wǎng)線損管理考核制度，將線損指標(biāo)分壓、分臺(tái)區(qū)責(zé)任到人，將指標(biāo)完成情況與績(jī)效考核掛鉤。對(duì)線損管理不力者，要加大處罰力度；同時(shí)加強(qiáng)對(duì)供電所站的財(cái)務(wù)監(jiān)督，使線損專責(zé)人體會(huì)到加強(qiáng)線損的重要性，對(duì)欠費(fèi)或線損較高者，視其情況實(shí)行責(zé)任追究制。

（2）加強(qiáng)理論線損計(jì)算。為使低壓線損指標(biāo)更具科學(xué)性，需要對(duì)各供電所低壓線損進(jìn)行理論計(jì)算。在每季度末利用上季度最后一個(gè)月的電能量和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行一次低壓線損理論計(jì)算，依據(jù)此計(jì)算結(jié)果及上季度完成情況，對(duì)線損指標(biāo)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，制定出下季度線損指標(biāo)并進(jìn)行考核，從而使下達(dá)的線損指標(biāo)更貼近實(shí)際，更合理，更有可操作性。

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