全壽命周期管理理論在配電系統規劃與管理中研究

劉仕豪

【摘 要】本文基于全壽命周期理論，對于配電系統規劃與管理進行了研究，首先介紹了只能配電網的基本概念及主動配電網與被動配電網的區別；其次，提出了全壽命周期管理理論在配電系統規劃與管理中的應用研究，包括全壽命周期管理理論及其在配電系統規劃與管理中的應用的必要性等；最后指出全壽命周期風險效能成本的含分布式電源配電網規劃理論研究。

【關鍵詞】全壽命周期；配電系統；規劃

一、智能配電網簡介

（一）智能配電網的概念

智能配電網指根據配電網的高級自動化技術作基礎，利用以及融合先進的測量、控制、計算機和網絡、信息與通信等技術，利用智能化的開關設備、配電中斷設備，電網架構和雙向通信網絡的無力支持以及各種集成高級應用功能的可視化軟件的支持下，允許可再生能源和分布式發電單元的大量接入微網的運作，從而可以完成電網在正常運作時比較完善的檢測、保護等以及在非正常運作狀態時的自愈，最終可以對電力用戶提出安全、可靠的電力供應及其他相應的附屬服務。

（二）主動配電網

主動配電網的概念以及內容是根據配電與分布式發電的報告在2008年提出的。在CIGRE2012的會議上，C6將主動配電網變換為主動配電系統，因為增加了分布式資源以后，配電網已經不能被當做傳統的被動配電網了，因此可以稱為主動配電系統。

二、全壽命周期管理理論在配電系統規劃與管理中的應用研究

（一）全壽命周期的概念：

全壽命周期管理指根據產品全壽命的發展過程可以實行持續不斷、協調統一的管理，綜合考慮每個階段出現的問題，從而可以確保一致性，利用并行設計的方式，達到產品在全壽命周期內技術最優、質量最可靠等一系列優點。

（二）全壽命周期管理理論在配電系統規劃與管理中的應用的必要性

配電工程全壽命周期管理指工程的全壽命周期每個環節作為研究對象，以全壽命周期經濟效益最優當做研究的目的，從系統的整體目標開始，統籌考慮工程的規劃、設計、采購、建設、運行、檢修、技改、報廢的全過程，在滿足安全、效能、環保的前提下追求工程效益全壽命周期成本最優，從而可以帶來最大的經濟效益、社會效益以及環境效益。

（三）配電系統規劃全壽命周期管理的方法

配電工程全壽命周期管理指工程的每個環節，目的是在保障安全、效能、環保的基礎上，可以追求工程效益全壽命周期成本最優，創造的經濟效益、社會效益和環境效益最優。

配電系統全壽命周期成本模型：

考慮資金的時間價值 ：

配電系統規劃設計方案經濟評價方法：

1）凈收益現值計算模型：

2）內部收益率計算模型：

3）全壽命周期最小費用法計算模型：

通過凈現值法或內部收益率法評價項目的經濟性時存在一定的困難。在這種情形下一般只可以通過項目費用的對比，從而提出了最小費用法。這種方法包含了一種假定：當方案滿足相同的需要時其收益相等。從而可知，電網設計方案的全壽命周期最小費用就是設計方案最大效益的直接經濟表現。

（四）基于全壽命周期成本的配電網變電站選址定容規劃優化

選址定容優化模型：

1）規劃變電站高壓側線路的LCC模型：

2）規劃變電站設備的LCC模型：

（五）基于全壽命周期成本的配電網絡規劃優化

基于全壽命周期成本的配電網規劃模型：

基于LCC建立的多階段配電網網架及開關布置規劃新模型，不僅將規劃方案的初始投資以及運行維護成本考慮在內，也包括了配電網的停電損失成本。通過構建配電網用戶停電持續時間以及停電損失的數學模型，此模型表示停電頻率、停電持續時間及停電電量對停電成本造成的影響，從而也可以更加準確地計算出停電帶來的損失成本。通過算例數據分析可以得出，當配電網可靠性水平要求相對比較高時，分段開關的配置可以明顯降低停電帶來的損失。分階段配電網規劃方案可以更好地適應負荷發展帶來的需要，顯著降低規劃方案的運行成本以及相應的停電成本，具有很好的應用前景。

（六）基于全壽命周期成本的配電網無功規劃

配電網無功規劃數學模型：

等式約束方程：

不等式約束方程：

三、全壽命周期風險效能成本的含分布式電源配電網規劃理論研究

發達國家在進行能源結構調整過程中，已經把DG技術放在了相當重要的位置上；大力發展DG技術將是我國電力系統未來發展的必然趨勢。

1）部分分布式電源如光伏發電、風力發電等的輸出功率擁有不確定性；

2）分布式電源接入后，大量的用戶隨機使用分布式電源提供的電能，使得配電網負荷預測具有更大的不確定性；

3）不合理的分布式電源接入方案會破壞配電網運行的安全性及經濟性。

通過對各種類型分布式電源輸出功率及配網用戶負荷需求時序的全過程模擬研究，表明分布式電源對配電網技術指標的影響規律性，優化分布式電源接入位置、接入容量，并提出適合分布式電源接入的典型配電網網架改進方案，符合我國能源發展戰略以及國家對分布式電源接入的相應政策要求，具有重要的研究價值。

總結

本文介紹了智能配電網和全壽命周期管理的理論知識。常規配電網發展到智能配電網的整個過程，及智能配電自動化和主動配電網的概念。全壽命周期管理在設備管理和電網規劃中都能很好地應用，還有比較最小投入和最大收益來分析配電網規劃方案的方法。此外，變電站選址定容問題可以用粒子群算法等一些智能算法來分析。對于全壽命周期管理中的一些具體問題，比如運行費用，故障檢修費用等，需要一些歷史數據支持。

參考文獻：

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