含分布式电源及电动汽车充电站的配电网多目标规划研究

杜娟 王军

文章主要阐述了分布式电源的概念和分类，分析了分布式电源对配电网的影响，重点讨论了含分布式电源的配电网规划分类以及含分布式电源系统负荷预测研究。

关键字：分布式电源配电网规划负荷预测

一、配电网规划的概念

配电网规划是在分析研究配电网现状和对未来负荷量预测的基础上，并保障供电可靠地前提下，以配电网运行经济性、灵活性为目标，对各种可能的变电站增容或扩建方案以及网络接线方案进行对比优化，最终求得使供电公司获益最大的规划方案。配电网规划包括确定最佳装备及选址和安排计划。具体内容包括变电站规划、网架结构规划、无功配置优化、系统的稳定性和短路电流的计算分析。

二、分布式电源的概念和分类

分布式电源（DistributedGeneration，DG）是指发电容量通常在几千瓦到几十千瓦之间，为了达到一些特定电力用户的要求、以及支持现有配电网络的经济运行，安装在用户处或者靠近用户处的与环境兼容的小型发电机组。常见的发电形式有太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池等。分布式电源有多种不同的分类。一般情况下，按照使用的一次能源的不同，即可再生能源和非可再生能源，可以将其分为风力发电、太阳能光伏发电、燃料电池、微型燃气轮机、分布式储能、小水电等。

三、分布式发电对配电网规划的影响

电网规划的主要任务是依据规划年间负荷预测的结果，给现有网络改造和扩建提供最优的建设方案，即在满足负荷增长需求和供电可靠性的前提下，使电网建设的总投资最小。随着各类DG的投入，在电力系统所占比重越来越大，给传统的电网规划带来了新的挑战。DG的接入加剧了电网的复杂性和不确定性，电网规划人员在选择最优规划方案时，主要需要考虑以下几个方面：

（1）对电力负荷预测的影响。DG安装具有随机性和不确定性，规划区内的用户可以根据现实需求安装并使用DG，与电力负荷相抵消，这将对规划区的负荷模型产生影响，给电力负荷的增长及空间分布情况的预测增加难度。

（2）DG安装地址的不确定性，特别是利用可再生能源发电的DG，其输出电能常常受到气候和环境的影响，其输出有很强的随机性。因此不能为规划区提供持续可靠的电力保证，加大了变电站选址、配电网接线等规划工作的难度。

（3）大量的DG并网将会对电网结构产生深刻影响，用户对传统发输配电的依赖程度将逐步减少，DG的供电比重增加。

（4）合理的安装DG可以延缓配电网的建设，但是安装位置和容量不合理的DG将会导致配电网设备利用率低、网损增加、降低电网的可靠性，从而使电力公司的经济效益下降。

（5）从规划模型上来看，配电网规划问题是一个动态多目标非线性整数规划问题，配电网规划通常需要考虑几百上千个节点，规划区域内出现过多的DG将增加寻优的难度。DG的发展及与IT技术的结合将对传统的电力系统规划造成巨大的影响，但是DG的并网对大电网的运行会产生很大的影响，这些不利的影响会成为DG发展的绊脚石。因此，在进行电网规划的时候我们要获得正确的决策信息，必须对DG并网的影响作出准确的判断，给出准确的位置和容量，使其能在电网中能真正发挥其降低网损、稳定电压的功能，从而增加配电网运行的可靠性和经济性

四、含分布式电源的配电网规划分类

传统的规划方法是系统发电容量无法满足负荷需求时，增加常规电源的购电量，并对电网进行新增变电站和馈线的扩展规划。对于含分布式电源的配电网规划，首先应考虑分布式电源接入对该地区经济的促进和环境的改善作用，然后在研究相关规划问题。按照不同的规划目的，含分布式电源的配网规划大致可以分为两类：一为DG在配电网中的布点规划，即规划分布式电源;二是计及DG的配电网扩展规划即协调规划配电网。

（1）配电网中DG的布点规划。布点规划主要关注分布式电源与系统的配合，即确定分布式电源接入的最佳位置和最优容量。首先根據地理环境和资源优势，确定分布式电源的位置、类型和容量。其次对含有分布式电源的电网进行分析，确定分布式电源的最佳容量和最优布局，保证配电网接入分布式电源后可靠性有所提高、经济性有所改善。

（2）计及DG的配电网扩展规划。当地区配电网供电能力不能满足负荷需求时，以经济性最优为目标、满足各种约束条件，给出配电网最优增容方案，即由新建线路和变电站、变电站增容以及在合适的位置安装恰当容量DG所组成的电网升级改造方案。扩展规划某种程度上包含了布点规划的内容，并且根据电网新增负荷大小确定需建设分布式电源的总容量，在位置、类型、容量大小均不确定的情况下，考虑分布式电源接入的配电网扩展规划研究，更有利于实现社会效益最大化。

五、含分布式电源系统负荷预测研究

在电网规划中，电力负荷预测是其核心组成部分，合理、准确的负荷预测对电网规划的结果具有根本性影响。对含DG的电网进行负荷预测关键在于收集大量有效的DG运行数据，合理的对数据进行分析和归纳，并建立相对可靠的负荷预测模型，运用有效的算法，并以大量的科学研究为事实基础，大量可靠数据为出发点，优化负荷预测模型，并对模型和算法进行修正，从而客观并精确地呈现含DG的电网负荷在规划期内的变化规律。其基本过程如图1所示。

在研究负荷预测的过程中，预测算法及其相应的预测模型都会影响到负荷预测的精度。空间负荷预测与负荷总量预测是负荷预测的两种基本形式。负荷总量预测是指把我们所规划地区内的负荷和电量作为研究对象，它的结果基本上可以确定将来供电地区所需要的电量及供电区域可提供的供电量。综上所述，负荷总量预测应当属于一种战略性的预测。含DG的电网负荷预测不但是对其规划任务的一项基本工作，更是含DG的配电网建设的重要依据，预测结果的精确度将直接影响投资的合理性和电网规划的质量。所以，我们应该以含DG电网的现实情况为依据，尽可能多的采用便于操作的、先进的、现实的、合理的预测方法。同时，在建立预测模型和分析处理数据的过程中，我们应当充分考虑可能的外界因素带来的影响，比如说法律、经济、政策上的变化以及可能对短期，中长期负荷预测结果带来影响的一些不确定性因素，并要考虑到环境及相关因素可能会引起预测模型产生趋势适应的问题，除此之外，在模型的搭建的过程中，我们要充分考虑预测专家的意见，在收集和分析众多因素的情况下，使含DG系统的负荷预测精度最高。

六、结束语

随着越来越多的分布式发电接入配电网，原有的潮流分布也随之改变，这使配电网不再是一个单一的辐射网络，因此电网的规划人员在做配电网规划时一定要充分考虑到DG对于配电网的影响。由于分布式电源的出现增加了电力系统负荷预测、运行和规划的不确定性，进而增加了规划人员对供电区域内负荷增长的预测难度，因此，对含分布式电源的配网的规划问题的进一步研究是很有必要的。

参考文献

[1]李静波，黄伟.计及分布式电源的配电网规划研究[J].中国电力教育，2019[2]

[2]高笑，赵宏伟，冯璞乔.基于分布式发电的配网规划初探[J].江苏电机工程，2020