含分布式发电配电网优化规划分析

[摘 要]随着我国社会经济的不断深入和发展，各行各业的用电和生活用电需求迅速增长，这使得原有供电系统难以承担重负，电网故障频频发生，拉闸限制电量的现象严重，这极大地影响了供电用电的质量。因此，为了充分发挥分布式发电（下文中简称为DG）的效用并且减少其不良的影响，务必在确保电网系统稳定有序的前提下，对配网中DG的类型、位置和容量等进行科学合理的规划，从而实现分布式发电运行的最优化。

[关键词]分布式发电；配电网；优化；规划

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.45.081

1 分布式发电的优势分析

分布式发电是指一种小型化的发电技术，它能够最大程度地利用各种各样分散的能源，从而提供更加清洁高效的电能，这种技术作为传统供配电方式的有力补充，能够有效地节约电网体系的投资与运营成本，减少能源消耗，提高供配电的灵活性与稳定性。分布式发电是当前电力系统的重要发展趋势，相比于传统的供配电方式，分布式发电有着以下几个显著的优势。

1.1 位置分布灵活

传统的供配电方式需要建设大量的输电线路，这不仅花费了线路建设资金，而且电源在输送的过程中也会存在一定的线路损耗，分布式发电的配电网能够实现本地能源就地发电，弥补了传统配电方式的不足。

1.2 电能质量提高

由于分布式发电能够改变配电网的电压分布，提高了电能线路的末端电压，从而确保了电能的质量。

1.3 资源利用充分

含分布式发电的配电网不仅会使用不可再生能源，而且也会充分利用各种可再生能源，这在一定程度上能减少化石燃料的消耗，并且降低污染物的排放，有利于生态环境的保护。

1.4 可靠性和灵活性高

在传统的配电方式下，如果大电网出现故障，那么供电就会受到极大的影响。而分布式发电在电网故障的时候还是能够提供重要负载的供电，因此具有较高的灵活性和可靠性。

然而分布式发电也存在着不足的地方，随着分布式发电在配电网中渗透率的增加，会对单项潮流的配电网产生较严重的反向潮流，从而影响了原本的继电保护，对供配电的安全性造成不良影响。另外，一些分布式发电的接入还会在电网中注入谐波，影响了供配电的质量。因此为了能够充分地发挥分布式发电的优势，尽可能地减少其不利影响，务必要在确保原电网安全可靠的前提下，实现分布式发电的最优规划。

2 含分布式发电配电网优化规划简析

2.1 最小有功损耗的含分布式发电配电网规划

配电网产生有功损耗是因为电流在经过线路时，会遇到电阻从而产生热量，使得电能以热能的方式消耗。当前我国配电网有功损耗的量是比较大的，降低有功损耗能够为电力企业带来更多的效益。分布式发电在配电网的接入能够改变其潮流分布，从而减少配电网系统的有功损耗。在有功损耗最小化的前提下，分布式发电的接入会改变节点的电压分布，这可能会对配电网的正常运行造成影响。因此我们可以在接入分布式发电时，增加一些约束条件来提高电网的运行稳定性和安全性。

（1）节点电压的约束。配电网的每个节点处的电压幅度要在一定的范围内，决不可超过所要求的上下限，其中平衡节点的电压幅值是不变的，在对节点电压进行约束时，应当将其除去。

（2）支路容量的约束。要求配电网的每个支路所产生的功率不能超过上限。

（3）分布式发电的渗透率约束。所谓渗透率是指接入的额定容量占最大负荷容量的比例。分布式发电的总额定容量应当小于等于配电网的最大容量。

一般来说，分布式发电的位置分布在配电网线路的末端区域，这也表明了分布式发电在辐射线路末端区域接入时产生的效益和价值是最大的，这是因为配电网的末端区域相比于其他位置来说，能够极大地改变配电网的潮流分布，从而为配电网辐射线路远端的负荷提供部分的电能支持，尽可能地减少了线路上的电流，从而使有功损耗最小化。

2.2 最经济性的含分布式发电配电网规划

前面提到的分布式发电的接入是在有功损耗最小化的前提下实现的，而在配电网上接入分布式发电也能极大地节约各种发电燃料，从而减少燃烧带来的环境污染和空气污染。为了更好地分析分布式发电接入配电网所产生的效益，下面以净现值法为基础，将分布式发电接入配电网的效益转化为企业的收益，从而建设最优的含分布式发电配电网规划。

（1）减少有功损耗。实际上，分布式发电接入配电网能够减少有功损耗，电网企业能够通过减少有功损耗来获得更多的经济收益。由于传统的发电途径是火电，因此需要结合负荷和分布式发电出力的波动性。电力企业在一整年中能够结余的有功损耗费用是由每日负荷的小时数、电网中的支路线数、火电发电成本等因素决定。

（2）降低发电成本。在配电网中接入分布式发电后，电力企业可以在分布式发电中获取一定的电能，用这部分电能来替代过去火电发电所获得的电能，从而在一定程度上降低了发电的成本。

（3）保护环境。火电是我国发电最主要的方式，火力发电占了我国将近七成的电能，对我国经济社会的发展有着极其重要的作用，但是火力发电需要使用大量的发电燃料，而这些燃料在燃烧时会产生很多烟尘、二氧化硫等污染空气的气体，对于生态环境以及居民的健康生活有极大的威胁，同时也会使全球变暖恶化。而分布式发电更多的是使用可再生能源，在发电的过程中基本不会产生有害气体，所以能够产生可观的环境效益，更好地保护生态环境。实际上，电力企业所获得的环境收益主要有两部分，一个是分布式发电替代传统发电所获得的效益，另一个则是有功损耗的减少也能降低环境成本。

（4）分布式发电成本。分布式发电的成本主要由投资资金、运转费用和维护维修费用三个部分构成，其中投资资金是在分布式发电规划前期就付出的成本，例如设备设施的采购安装；运转费用则是配电网在发电时所需要的燃料支出；而维护维修费用则是电力企业每年设备的检查、维修费用。

分布式发电具有高效、清洁的显著优势，逐渐为国家的智能电网和能源发展战略提供更好的方向。随着分布式发电在配电网中渗透率的提高，过去配电网的规划原则已经无法满足社会经济发展的要求。因此优化含分布式发电的配电网是当前配电网规划工作的重中之重。

3 含分布式发电配电网优化规划需解决的问题

3.1 完善模型

为了使建立的模型能够符合实际情况，应当进一步完善含分布式发电的模型，立足于优化规划期内负荷增长的实际情况，从而确保模型能够更加正确地反映当前的情况。

3.2 可靠性指标

在研究分布式发电可靠性时，需要以可靠性分析方法为基础，在优化规划中适当增加可靠性指标，从而实现多目标多元化的分布式发电优化规划模型。

4 结 论

总的来说，含分布式发电配电网具有高效、清洁的显著特点，是未来我国实现智能电网的重要发展条件。本文从最小有功损耗和经济环境效益两个角度出发，对含分布式发电配电网的优化规划进行了深入的分析。其中将最小有功损耗作为优化目标主要考虑分布式发电的位置、容量、节点电压、支路上限以及分布式发电在配电网的渗透率等；而以分布式发电接入配电网所产生的效益作为优化规划目标时，需要从经济的方面出发，采用净现值法对各种效益和投入进行量化，从而更好地实现含分布式发电配电网的优化规划。

参考文献：

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