面向可再生能源并网的配电网规划研究

姜景芮，何峰，李铮，杨小冬

（1.甘肃省电力公司，甘肃 兰州 730050；2.国网兰州供电公司，甘肃 兰州 730070；3.国网兰州供电公司经济技术研究所，甘肃 兰州 730050）

能源对国家来说是极为重要的。能源在历史发展的过程中，常常起到推动作用。举例来说，在蒸汽革命和工业革命期间，能源取得了极大的进步。与此同时，能源经常成为引发争端和战争的诱因。我们可以充分认识到能源对时代和国家发展的重要意义及其复杂性。目前，可再生能源是能源发展的最佳方向，而发电站是其中最主要的应用领域。关于如何将可再生能源与网络规划和改善措施合理地结合起来，在传统配电网规划中还很少，为此，本文对这一问题进行了相关的研究与分析，为网络规划提供了一定的参考，对电力系统规划设计的实际操作具有一定的借鉴意义。

1 分析可再生能源并网

1.1 并网依据

电力作为一种重要而不可替代的资源，在现代社会中，由于各种原因，电力生产与利用受到了污染，并对环境造成了影响。为此，在现有能源发展政策框架内，将提高非水电可再生能源在全社会各领域的使用率作为一个目标，全国各地都在积极发展可再生的非水电能源等相关问题。为了确保相应电力系统在实际建设过程中能够稳定运行和长期发展，配电网的整体规划工作必须及时完成下列目标。

（1）位置的选择方面，在接入电网的地区，可再生能源发电系统应尽可能接近系统的责任分配点。

（2）在可再生能源系统和并网发电时，电网可以安全地运行，而无须考虑系统当前的峰值负荷或最低负荷，也无需考虑发电能力。

（3）在可再生能源系统并网的情况下，虽然对其他用户的影响不大，但仍能维持系统的稳定。

1.2 配电网规划模型

配电网结构如图1所示。

图1 配电网结构图

从图1可以看出，独立运行的配电网分别连接上级电网，实现协同运行。

1.3 上层规划模型

从配电网网损灵敏度角度确定主动配电网分布式电源安装容量以及位置，在主动配电网潮流计算过程中将分布式电源设为PQ节点，网损灵敏度公式如下：

公式（1）中，Pi表示第i个节点的等效有功功率；Qi表示第i个节点的等效无功功率；公式（1）可知，Fi值越高，交直流混合主动配电网有功网损越高，因此交直流混合主动配电网内分布式电源单元位置可依据Fi值大小确定。

节点i在待选安装节点数量为n时，构建上层规划模型，如下式所示：

公式（2）中，η与P分别表示分布式电源接入总有功与主动配电网总有功负荷之比以及配电网总有功负荷。

2 可再生能源并网规划研究

2.1 技术方案

（1）提高网线带宽。在可再生能源并网发电时，为防止电缆或架空线路超出原电网规划设计的关键运行参数，应考虑可再生能源的布局，并予以规划。提高电网的公共导线容量，改善电网拥挤状况。这一提高连接到旧线路的线路能力以及可再生能源电网的线路容量的方法，可以调整线路容量通信点，解决过载问题。在中期和长期内，都应将其纳入线路规划考虑，以便更全面地规划电网。

（2）提高变压器设备的功率。增大变压器设备功率的方法与增大线路容量相似，这一办法还经常被用来将可再生能源并网，或者替换旧的变压器，这样系统就可以与更大的可再生能源系统相连接。

（3）减小传输线长度。这一办法可以通过改变电源线的位置来实现；重新设计可再生能源与电网之间的线路，选择低阻抗拉线来减少不可再生能源的使用。

（4）重设电网常开点的位置。在德国减少配电网连接点电压冲击的众多解决方案中，重新配置常开电网点的位置常被使用这种方法，但如果不作周密的计划，这种方法不仅会减少与馈线相连的分布式电力系统的总容量，而且会增加系统的损耗。所以，它可以作为中期改善计划使用，或者电网的长期规划。

（5）调节变压器自动调节器的接点。而在德国，只有中高压变压器具有电压自动调节系统。所以，调节变压器自动电压调节器位置的方法只适用于德国中压电网。有时，它也可被省略掉，调节变压器自动调节器的整体位置，以保持分布式电源系统在变压器下游接入电网的电压限制。

（6）增设变电站。在可再生能源并网条件下，当变电站以及各条线路容量都达到极限的时候，应进行变电所扩建，但这一做法的成本较高，因此，只有在有大量新能源设备并网的情况下才采用，以避免不可接受的电压闪变情况。在我国，当前正在加大力度对风力发电以及光伏发电的开发与发展，这一时期，如果空间分配允许，要根据当地电网的实际规划情况，有选择性地增加建设智能中压变电站。

（7）改变电网结构。因为重构网络的投资非常昂贵，所以重构网络的计划只有在整个扩展和规划的过程中才能被考虑。该实施方案是一个长期的网络扩充计划。

（8）旋转式和非旋转式储能系统。因为储能系统可以用来储存可再生能源系统产生的电能，并且可以及时地为电网提供负荷所需的电力，所以具有改善可再生能源不稳定的特性。但是，由于储能系统的成本很高，所以储能系统只能安装在中低压电网中。

2.2 配电网技术支撑

为了保证整体施工的效率和质量，在布点网络化施工的实施过程中，除了紧密结合理论知识外，还应有效运用技术支持。所以，在配电网建设的实际过程中，主要技术包括以下两个方面：

（1）有源配电网的直接通信。采用直流电可以有效地减少电子功率转换器的大量使用，提高实际生产中可再生能源的效率，并能明显降低生产成本。

（2）储存方法。因为电能本身的特性，在实际应用中，电能与其他形式的能源相比具有不可替代的优势，但在存储过程中，它与其他能源相比也有明显的劣势。如何有效地解决电力储运问题，成为现代配电网规划技术中的一个重要内容，也将成为当今时代发展的一项重大课题。

3 结语

针对智能技术解决接入电网后负荷、电压波动及电能质量问题，在新能源并网发电后，要保证电网安全运行，确保电力供应稳定。在电力系统运行中，由于用户侧线路长、电压低，在可再生能源接入用户侧时，出现变频器控制器调节转动等问题。长期的规划包括作出技术上的决定，如增建变电站。然而，由于电网改造和增加变电所的技术费用较高，使可再生能源电网与传统规划联网，能够提高配电网规划效率，促进新能源发展。本文因研究能力有限，因此，未能进行全面研究，因此，希望后续研究者能够更加深入地对其进行研究。