降壓節(jié)能調(diào)節(jié)下的主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化策略

文/王俊融　張俊瑋　歐家祥　宋強(qiáng)　楊婧

1　配電網(wǎng)降壓節(jié)能的意義

隨著我國(guó)電力體制改革的不斷發(fā)展，使主動(dòng)配電網(wǎng)公司能以市場(chǎng)參與主體的身份進(jìn)行購(gòu)電和售電。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)市場(chǎng)電價(jià)＞主動(dòng)配電網(wǎng)的售電電價(jià)時(shí)，買入的電量越多，主動(dòng)配電網(wǎng)公司的虧損也越大，為了降低虧損，需使用降壓節(jié)能調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。在可充分利用可再生能源的基礎(chǔ)上，從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的角度對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行排序，實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電量的最佳分配。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)用戶用電終端節(jié)點(diǎn)電壓出現(xiàn)下降時(shí)，利用降壓節(jié)能技術(shù)可使用戶用電量降低，而當(dāng)市場(chǎng)購(gòu)電價(jià)格過(guò)高時(shí)，利用降壓節(jié)能技術(shù)可使購(gòu)電量相應(yīng)地減少，進(jìn)而提升電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2　主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化策略

配電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)主要為市場(chǎng)調(diào)度、節(jié)能調(diào)度、綜合調(diào)度、經(jīng)濟(jì)調(diào)度4種類型。在電力市場(chǎng)的機(jī)制下，電力調(diào)度主要是將經(jīng)濟(jì)成本作為最小目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的最優(yōu)分配。在保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行成本的最低，綜合考慮環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全等方面的因素，實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電量的最佳分配。在進(jìn)行主動(dòng)配網(wǎng)潮流計(jì)算時(shí)，一般不需要對(duì)頻率的變化進(jìn)行考慮，而利用電壓的靜態(tài)特性表示配網(wǎng)的負(fù)荷模型。

由于采用降低節(jié)點(diǎn)電壓的方法使用戶電能使用量降低時(shí)，會(huì)網(wǎng)損變大，而這一部分增大的網(wǎng)損主要由ADisCo承擔(dān)（假設(shè)電網(wǎng)的運(yùn)行和市場(chǎng)購(gòu)電決策由ADisco負(fù)責(zé)）。因?yàn)槔媒祲汗?jié)能技術(shù)節(jié)省的電能遠(yuǎn)高出降壓造成的網(wǎng)損，因此可對(duì)這一部分網(wǎng)損進(jìn)行忽略。

表1：算例結(jié)果對(duì)比

3　案例介紹

某主動(dòng)配電網(wǎng)采用IEEE33輻射狀配電網(wǎng)系統(tǒng)，在系統(tǒng)的基礎(chǔ)上修改了有載調(diào)壓變壓器（OLTC）、分布式可再生發(fā)電（DG）、負(fù)荷參數(shù)、并聯(lián)電容器。負(fù)荷量是已知的，系統(tǒng)中共有6個(gè)DG，分別處于節(jié)點(diǎn)5、7、15、22、26、31，DG出力情況未知。另外系統(tǒng)中在節(jié)點(diǎn) 8、10、12、17、18、28、29、31 還包含了8個(gè)1L，每一處可使用的組數(shù)最大值為10，每一組的大小為0.03Mvar。國(guó)內(nèi)統(tǒng)一的配電網(wǎng)售電價(jià)格為40USD/MW.H，1L簽訂的合同價(jià)格為10USD/MW.h，運(yùn)行過(guò)程中使用的靈活可中斷不成價(jià)格為40USD/MW.h，DG有功成本為10USD/MW.h。

為了驗(yàn)證降壓節(jié)能調(diào)節(jié)理論的正確性，對(duì)此案例進(jìn)行了仿真分析：算例1指的是基礎(chǔ)模型，該模型不需要考慮CVR控制、1L控制、無(wú)功優(yōu)化控制；算例2是以算例1為基礎(chǔ)，考慮無(wú)功優(yōu)化，但不對(duì)CVR控制和1L進(jìn)行考慮；算例3是基于算例2，不對(duì)CVR控制進(jìn)行考慮，但對(duì)1L進(jìn)行考慮；算例4是基于算例3對(duì)負(fù)荷CVR進(jìn)行考慮。所有算例都利用優(yōu)化軟件平臺(tái)上的求解器進(jìn)行計(jì)算。

4　計(jì)算結(jié)果

文章主要以主動(dòng)配電網(wǎng)現(xiàn)行潮流模型進(jìn)行計(jì)算和分析，并利用全電壓等級(jí)在線理論線損計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到該值后，AND處于正常運(yùn)行時(shí)，電壓下限值為0.90PU，主動(dòng)配電網(wǎng)在正常運(yùn)行的過(guò)程中，電壓幅度值會(huì)處于10%以內(nèi)，電幅值誤差也可保持在工程允許的范圍中。

經(jīng)計(jì)算，主動(dòng)配電網(wǎng)公司算例1總利潤(rùn)為18985.53USD，算例4時(shí)主動(dòng)配電網(wǎng)公司總利潤(rùn)為27311.27USD，算例1和算例2都存在電壓越限的情況，由于算例2中應(yīng)用了并聯(lián)電容器和OLTC等武功優(yōu)化控制裝置，在一定程度上緩解了算例2中電壓越線的問(wèn)題。算例1和算例2中的低電壓?jiǎn)栴}對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)公司分別造成了8964.1USD和1988.18USD的損失，導(dǎo)致算例2總利潤(rùn)要高出算例以總利潤(rùn)6974.03USD，算例3中通過(guò)使用并聯(lián)電容器、OLTC、1L沒(méi)有出現(xiàn)算例1和算例2中電壓越限的情況，算例3中1L成本為737.34USD，在應(yīng)用1L后，系統(tǒng)整體負(fù)荷降低，將算例3和算例2的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比后，主動(dòng)配電網(wǎng)整體售電收益降低了401.96USD，實(shí)時(shí)購(gòu)電成本期望下降了90.06USD，日前購(gòu)電成本降低了382.10USD，算例4基于算例3的基礎(chǔ)增加了CVR控制，總利潤(rùn)值達(dá)到了27311.27USD，為所有算例中利潤(rùn)最高值，降低了1L控制成本。算例4和算例3相比，主動(dòng)配電網(wǎng)控制成本由原來(lái)的737.34USD下降至168.63USD，主動(dòng)配電網(wǎng)收益從原來(lái)的64514.42USD降低至62238.64USD。算例結(jié)果如表1所示。

從表1可看出，在使用CVR進(jìn)行控制后，算例4每小時(shí)可使用有功負(fù)荷降低2～3.5MW.h，算例41L使用量比算例31L的使用量降低了75%，使整體成本顯著下降，提升了主動(dòng)配電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，采用降壓節(jié)能調(diào)節(jié)的方法可有效降低運(yùn)營(yíng)成本，提升主動(dòng)配電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化配電網(wǎng)公司收益的目標(biāo)。文章結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析，提出了考慮實(shí)時(shí)電價(jià)不確定和風(fēng)電不確定的主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行優(yōu)化模型，可對(duì)降壓節(jié)能負(fù)荷、可中斷靈活負(fù)荷、電容器、OLTC等措施進(jìn)行合理的應(yīng)用，在保證主動(dòng)配電網(wǎng)安全運(yùn)行的同時(shí)，使主動(dòng)配電網(wǎng)的利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)最大化。