卜天春

摘? 要：傳統(tǒng)配電網(wǎng)在接入新能源后，系統(tǒng)功能日趨多樣化，主要包括收集電能、存儲電能、傳輸電能以及分配電能等，新功能的接入一定程度上加劇了配電網(wǎng)規(guī)劃所面臨的挑戰(zhàn)和風(fēng)險，特別是對于電網(wǎng)規(guī)劃人員而言，應(yīng)在方案制定時充分考慮新能源及其附屬影響。本文主要以分布式新能源為例，簡要介紹新能源接入后對配電網(wǎng)規(guī)劃可能產(chǎn)生的影響，并在此基礎(chǔ)上完成對配電網(wǎng)規(guī)劃模型的建立，通過模型所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和結(jié)果進行相關(guān)策略的制定，進而從根本上提升電網(wǎng)在接入新能源后的適應(yīng)性與協(xié)調(diào)性。

關(guān)鍵詞：新能源;配電網(wǎng);規(guī)劃策略

一、分布式新能源接入對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

從傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃來看，其建設(shè)方案的確定主要涉及兩個方面，一是負荷預(yù)測，二是現(xiàn)有網(wǎng)架情況。在確保負荷與實際需求相適應(yīng)以及供電可靠性極強的前提下，盡可能的降低就配電系統(tǒng)在運行維護和系統(tǒng)構(gòu)建方面的成本投入。與傳統(tǒng)發(fā)電模式不同，分布式新能源發(fā)電具有分散性、隨機性以及波動性等特點，對于配電網(wǎng)規(guī)劃而言，無疑是一種變相挑戰(zhàn)，具體影響主要包括以下幾點：

1.增加了不確定性因素

隨機波動性和間歇性是光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電兩大顯著特點，因為其出力過程中的不確定性，一定程度上使得電網(wǎng)規(guī)劃和后期運行存在不確定性。相較于傳統(tǒng)大型、集中式電廠和大規(guī)模電網(wǎng)的投資建設(shè)，盡管分布式新能源能夠有效滿足負荷的電力需求，且具有靈活性高、建設(shè)周期短、成本投資小等優(yōu)勢，但若電站容量與接入位置選擇不恰當，也可能導(dǎo)致系統(tǒng)運行過程中過度損耗，甚至引起節(jié)點電壓異?，F(xiàn)象，引發(fā)嚴重的電力安全事故。

2.增大規(guī)劃問題的維數(shù)

從某種程度來看，電網(wǎng)規(guī)劃問題的分析難度與其維數(shù)有著千絲萬縷的聯(lián)系（需將數(shù)百上千節(jié)點納入考慮范圍），傳統(tǒng)集中式電源被分布式電源替代后，發(fā)電機節(jié)點增加，規(guī)劃問題的維數(shù)增加，隨之而來的變量也有所增加，最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布局方案的制定難度也越來越高。

3.增加政策依賴程度

一方面，國家對于新能源發(fā)電予以高度支持，另一方面，各地區(qū)太陽能資源、風(fēng)力資源等一系列自然資源條件參差不齊。如何通過對風(fēng)電、光伏等不同類型電源的有效協(xié)調(diào)，提高其開發(fā)利用效率，確保政策支持力度最大限度的發(fā)揮，實現(xiàn)社會效益和生態(tài)效益的最大化，成為當前電力企業(yè)所面臨的最為迫切的問題。

4.影響配電設(shè)施利用率

由于分布式新能源能夠在一定程度上滿足電力負荷需求，因此可以對原有配電設(shè)施的供電容量進行拓寬，一定程度上有助于減少建設(shè)單位在線路方面的投資力度。但如果分布式新能源所選接入點缺乏合理性，則容易導(dǎo)致原有配電線路處于長時間的輕載狀態(tài)，不利于線路利用率的提升。 由此可見，在配電網(wǎng)接入大量分布式新能源后，應(yīng)對其靈活性予以充分利用，針對接入方案和網(wǎng)架協(xié)調(diào)規(guī)劃兩方面進行系統(tǒng)優(yōu)化，將配電網(wǎng)建設(shè)成本和運營成本降至最低。

二、大量分布式新能源的配電網(wǎng)規(guī)劃策略

若要確保電力系統(tǒng)后期運行的經(jīng)濟性與穩(wěn)定性，需做好分布式新能源項目的選址定容工作，以及配電網(wǎng)的擴展規(guī)劃工作。將因新能源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃不協(xié)調(diào)而引起的線路利用各種經(jīng)濟損失降至最低，例如，線路利用不充分、棄風(fēng)、棄光等等，應(yīng)從整體角度出發(fā)統(tǒng)一規(guī)劃和協(xié)調(diào)分布式新能源的接入與配電網(wǎng)發(fā)展，進而從根本上確保電網(wǎng)企業(yè)最終效益的獲得。

當前，接入分布式新能源的配電網(wǎng)應(yīng)該考慮在哪些節(jié)點之間進行線路的建設(shè)和擴建，保證新能源接入和電網(wǎng)運行綜合效益的最大化。綜合效益主要體現(xiàn)在以下幾點：

第一，盡可能的減少在線路方面的成本投入;第二，所規(guī)劃電網(wǎng)與本地負荷增長速度和水平相適應(yīng);第三，在負荷高峰以及新能源出力高峰情況下，不會發(fā)生各種不良現(xiàn)象，例如，切負荷、棄風(fēng)、棄光等等;第四，系統(tǒng)運行時的有功網(wǎng)損較小。規(guī)劃模型的運行步驟具體主要包括以下幾點：

（1）以新能源項目的容量以及所處地理位置進行接入點的選擇，并對每個備選接入點的距離進行敲定，并將此作為線路投資成本的計算依據(jù)。

（2）視當前網(wǎng)架各節(jié)點之間新建線路或擴建線路的回數(shù)為決策變量，參考最低綜合成本進行目標函數(shù)的建立。一般情況下，綜合成本主要包括以下幾項，即，線路建設(shè)投資成本、線路維護成本以及網(wǎng)損成本。另外，也可將代表規(guī)劃方案技術(shù)性能的指標，如，潮流均衡度和節(jié)點電壓分布等加入目標函數(shù)中。

（3）依據(jù)新能源處理特性和電網(wǎng)負荷特性進行場景的選取，詳細計算和分析每種場景，從中獲取與所有典型場景相適應(yīng)的電網(wǎng)規(guī)劃方案。

（4）運用數(shù)學(xué)優(yōu)化算法求解，獲取綜合成本最小的線路擴建方案，具體尋優(yōu)步驟如下：

①確定決策變量的初始值，一般情況下，該初始值為1則表示新能源電站至少有1條線路需與待選接入點連接，初始值的其他位則為0;②完成對網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納矩陣的生成，并結(jié)合所選定的場景計算相應(yīng)的潮流;③對各線路和各節(jié)點的復(fù)雜率與電壓值進行系統(tǒng)統(tǒng)計，若線路存在超負荷、超容量或過電壓等情況時，則需在目標函數(shù)上增加懲罰項，以確保優(yōu)化算法有效規(guī)避該方案;④系統(tǒng)核對和計算新建線路的成本，并對相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)損耗及經(jīng)濟成本進行核算;⑤優(yōu)化算法根據(jù)目標函數(shù)值的變化趨勢生成新的決策變量值;⑥以最新的決策變量值為依據(jù)進行導(dǎo)納矩陣的更新，并對上述過程進行重復(fù)，直至目標函數(shù)值停止變化。

本文基于MATPOWER潮流計算程序和MATLAB編程語言設(shè)計了電網(wǎng)規(guī)劃模型和計算程序。該模型所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：①現(xiàn)有網(wǎng)架參數(shù)：包括母線、線路阻抗、變壓器參數(shù)、常規(guī)機組參數(shù)等;②新能源電站參數(shù)：包括已有電站容量與接入方案、待接入電站容量與到備選接入點的距離;③負荷數(shù)據(jù)：規(guī)劃水平年各節(jié)點計算負荷、負荷年增長率;④經(jīng)濟性數(shù)據(jù)：新建線路成本、擴建線路成本、網(wǎng)損費用;⑤新能源出力場景：選定場景下新能源出力特性。

運算程序執(zhí)行完畢后輸出的優(yōu)化方案數(shù)據(jù)包括：各新建電站接入節(jié)點編號、需新建或擴建的線路首末端節(jié)點編號、初始投資成本、網(wǎng)損及其成本、各線路負載率、各節(jié)點電壓標準值等。

三、結(jié)語

綜上所述，在對新能源接入點選擇與配電網(wǎng)擴展規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃投資成本和運用成本等綜合考量的基礎(chǔ)上，完成了對新能源發(fā)展規(guī)劃經(jīng)濟性模型的系統(tǒng)構(gòu)建，對新能源接入與配電網(wǎng)規(guī)劃未來整體發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻：

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