含分布式發電配電網優化規劃分析

李鋼　趙娜

[摘 要]隨著我國社會經濟的不斷深入和發展，各行各業的用電和生活用電需求迅速增長，這使得原有供電系統難以承擔重負，電網故障頻頻發生，拉閘限制電量的現象嚴重，這極大地影響了供電用電的質量。因此，為了充分發揮分布式發電（下文中簡稱為DG）的效用并且減少其不良的影響，務必在確保電網系統穩定有序的前提下，對配網中DG的類型、位置和容量等進行科學合理的規劃，從而實現分布式發電運行的最優化。

[關鍵詞]分布式發電；配電網；優化；規劃

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.45.081

1 分布式發電的優勢分析

分布式發電是指一種小型化的發電技術，它能夠最大程度地利用各種各樣分散的能源，從而提供更加清潔高效的電能，這種技術作為傳統供配電方式的有力補充，能夠有效地節約電網體系的投資與運營成本，減少能源消耗，提高供配電的靈活性與穩定性。分布式發電是當前電力系統的重要發展趨勢，相比于傳統的供配電方式，分布式發電有著以下幾個顯著的優勢。

1.1 位置分布靈活

傳統的供配電方式需要建設大量的輸電線路，這不僅花費了線路建設資金，而且電源在輸送的過程中也會存在一定的線路損耗，分布式發電的配電網能夠實現本地能源就地發電，彌補了傳統配電方式的不足。

1.2 電能質量提高

由于分布式發電能夠改變配電網的電壓分布，提高了電能線路的末端電壓，從而確保了電能的質量。

1.3 資源利用充分

含分布式發電的配電網不僅會使用不可再生能源，而且也會充分利用各種可再生能源，這在一定程度上能減少化石燃料的消耗，并且降低污染物的排放，有利于生態環境的保護。

1.4 可靠性和靈活性高

在傳統的配電方式下，如果大電網出現故障，那么供電就會受到極大的影響。而分布式發電在電網故障的時候還是能夠提供重要負載的供電，因此具有較高的靈活性和可靠性。

然而分布式發電也存在著不足的地方，隨著分布式發電在配電網中滲透率的增加，會對單項潮流的配電網產生較嚴重的反向潮流，從而影響了原本的繼電保護，對供配電的安全性造成不良影響。另外，一些分布式發電的接入還會在電網中注入諧波，影響了供配電的質量。因此為了能夠充分地發揮分布式發電的優勢，盡可能地減少其不利影響，務必要在確保原電網安全可靠的前提下，實現分布式發電的最優規劃。

2 含分布式發電配電網優化規劃簡析

2.1 最小有功損耗的含分布式發電配電網規劃

配電網產生有功損耗是因為電流在經過線路時，會遇到電阻從而產生熱量，使得電能以熱能的方式消耗。當前我國配電網有功損耗的量是比較大的，降低有功損耗能夠為電力企業帶來更多的效益。分布式發電在配電網的接入能夠改變其潮流分布，從而減少配電網系統的有功損耗。在有功損耗最小化的前提下，分布式發電的接入會改變節點的電壓分布，這可能會對配電網的正常運行造成影響。因此我們可以在接入分布式發電時，增加一些約束條件來提高電網的運行穩定性和安全性。

（1）節點電壓的約束。配電網的每個節點處的電壓幅度要在一定的范圍內，決不可超過所要求的上下限，其中平衡節點的電壓幅值是不變的，在對節點電壓進行約束時，應當將其除去。

（2）支路容量的約束。要求配電網的每個支路所產生的功率不能超過上限。

（3）分布式發電的滲透率約束。所謂滲透率是指接入的額定容量占最大負荷容量的比例。分布式發電的總額定容量應當小于等于配電網的最大容量。

一般來說，分布式發電的位置分布在配電網線路的末端區域，這也表明了分布式發電在輻射線路末端區域接入時產生的效益和價值是最大的，這是因為配電網的末端區域相比于其他位置來說，能夠極大地改變配電網的潮流分布，從而為配電網輻射線路遠端的負荷提供部分的電能支持，盡可能地減少了線路上的電流，從而使有功損耗最小化。

2.2 最經濟性的含分布式發電配電網規劃

前面提到的分布式發電的接入是在有功損耗最小化的前提下實現的，而在配電網上接入分布式發電也能極大地節約各種發電燃料，從而減少燃燒帶來的環境污染和空氣污染。為了更好地分析分布式發電接入配電網所產生的效益，下面以凈現值法為基礎，將分布式發電接入配電網的效益轉化為企業的收益，從而建設最優的含分布式發電配電網規劃。

（1）減少有功損耗。實際上，分布式發電接入配電網能夠減少有功損耗，電網企業能夠通過減少有功損耗來獲得更多的經濟收益。由于傳統的發電途徑是火電，因此需要結合負荷和分布式發電出力的波動性。電力企業在一整年中能夠結余的有功損耗費用是由每日負荷的小時數、電網中的支路線數、火電發電成本等因素決定。

（2）降低發電成本。在配電網中接入分布式發電后，電力企業可以在分布式發電中獲取一定的電能，用這部分電能來替代過去火電發電所獲得的電能，從而在一定程度上降低了發電的成本。

（3）保護環境。火電是我國發電最主要的方式，火力發電占了我國將近七成的電能，對我國經濟社會的發展有著極其重要的作用，但是火力發電需要使用大量的發電燃料，而這些燃料在燃燒時會產生很多煙塵、二氧化硫等污染空氣的氣體，對于生態環境以及居民的健康生活有極大的威脅，同時也會使全球變暖惡化。而分布式發電更多的是使用可再生能源，在發電的過程中基本不會產生有害氣體，所以能夠產生可觀的環境效益，更好地保護生態環境。實際上，電力企業所獲得的環境收益主要有兩部分，一個是分布式發電替代傳統發電所獲得的效益，另一個則是有功損耗的減少也能降低環境成本。

（4）分布式發電成本。分布式發電的成本主要由投資資金、運轉費用和維護維修費用三個部分構成，其中投資資金是在分布式發電規劃前期就付出的成本，例如設備設施的采購安裝；運轉費用則是配電網在發電時所需要的燃料支出；而維護維修費用則是電力企業每年設備的檢查、維修費用。

分布式發電具有高效、清潔的顯著優勢，逐漸為國家的智能電網和能源發展戰略提供更好的方向。隨著分布式發電在配電網中滲透率的提高，過去配電網的規劃原則已經無法滿足社會經濟發展的要求。因此優化含分布式發電的配電網是當前配電網規劃工作的重中之重。

3 含分布式發電配電網優化規劃需解決的問題

3.1 完善模型

為了使建立的模型能夠符合實際情況，應當進一步完善含分布式發電的模型，立足于優化規劃期內負荷增長的實際情況，從而確保模型能夠更加正確地反映當前的情況。

3.2 可靠性指標

在研究分布式發電可靠性時，需要以可靠性分析方法為基礎，在優化規劃中適當增加可靠性指標，從而實現多目標多元化的分布式發電優化規劃模型。

4 結 論

總的來說，含分布式發電配電網具有高效、清潔的顯著特點，是未來我國實現智能電網的重要發展條件。本文從最小有功損耗和經濟環境效益兩個角度出發，對含分布式發電配電網的優化規劃進行了深入的分析。其中將最小有功損耗作為優化目標主要考慮分布式發電的位置、容量、節點電壓、支路上限以及分布式發電在配電網的滲透率等；而以分布式發電接入配電網所產生的效益作為優化規劃目標時，需要從經濟的方面出發，采用凈現值法對各種效益和投入進行量化，從而更好地實現含分布式發電配電網的優化規劃。

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