國網(wǎng)浙江省臨海市供電公司 金鳴騏

1 引言

隨著分布式能源的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)配電系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)和機遇。分布式電源的大規(guī)模接入對配電網(wǎng)的運行、穩(wěn)定性和能源利用效率提出了新的要求。配電系統(tǒng)線損優(yōu)化作為一個重要問題，具有提高系統(tǒng)效率、減少能源浪費和環(huán)境保護等重要意義。為此，在分布式能源背景下，研究面向分布式能源的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化，對于實現(xiàn)智能電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2 面向分布式能源的配電系統(tǒng)概述

2.1 分布式能源發(fā)電技術(shù)

分布式能源發(fā)電技術(shù)是指將多個小型發(fā)電站分布在不同地點，通過使用可再生能源或傳統(tǒng)能源，以滿足本地區(qū)域的能源需求。這種技術(shù)能夠降低能源輸送損耗，減少能源的浪費。由于分布式能源發(fā)電站靠近能源使用地點，電能的輸送距離縮短，減少了能源輸送過程中的能量損耗。分布式能源發(fā)電技術(shù)能夠提高能源供應的可靠性和穩(wěn)定性[1]。由于分布式能源發(fā)電站數(shù)量較多且分布廣泛，當某個發(fā)電站出現(xiàn)故障時，其他發(fā)電站能夠繼續(xù)供應能源，確保能源供應的連續(xù)性。分布式能源發(fā)電技術(shù)可以降低對傳統(tǒng)能源的依賴程度，減少環(huán)境污染和碳排放。通過使用可再生能源，如太陽能和風能，可以減少對化石燃料的需求，降低環(huán)境負荷，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.2 分布式電源并網(wǎng)方式

分布式電源并網(wǎng)方式是指將分布在不同地點的小型電源和傳統(tǒng)的中央發(fā)電站連接起來，形成一個統(tǒng)一的電力網(wǎng)。實現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)有幾種方法。一種方法是使用微電網(wǎng)技術(shù)。微電網(wǎng)是一個獨立的小型電力系統(tǒng)，可以與主電網(wǎng)進行連接，也可以獨立運行。在微電網(wǎng)中，分布式電源可以與傳統(tǒng)的中央發(fā)電站進行并網(wǎng)，通過能量管理系統(tǒng)進行調(diào)度和控制。另一種方法是使用虛擬電廠技術(shù)。虛擬電廠是由多個小型分布式電源組成的一個集中調(diào)度和控制系統(tǒng)。虛擬電廠將分布式電源看作是一個整體，可以根據(jù)電力需求和市場變化進行靈活調(diào)度和配置。

3 分布式電源對配電網(wǎng)系統(tǒng)的影響

3.1 分布式電源接入對配電網(wǎng)網(wǎng)損影響分析

分布式電源接入對配電網(wǎng)的網(wǎng)損有著顯著影響。分布式電源的接入可以減少系統(tǒng)輸電過程中的線損。傳統(tǒng)的中央發(fā)電站通常位于電網(wǎng)較遠的地方，而分布式電源則可以接近負荷中心，減少輸電距離和傳輸損耗。分布式電源的接入可以提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。由于分布式電源數(shù)量較多，分布廣泛，其接入使得電網(wǎng)的電源更加分散，減輕了負荷集中對電壓的影響。此外，分布式電源的接入還可以降低系統(tǒng)運行負荷，減少設備負荷率，進一步減少網(wǎng)損。分布式電源的接入能夠有效降低配電網(wǎng)的網(wǎng)損，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量和運行效率。

3.2 分布式電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)網(wǎng)損影響分析

分布式電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)的網(wǎng)損具有雙重影響。分布式電源的并網(wǎng)可以減少電網(wǎng)輸電線路的電阻損耗，降低輸電線路的損耗率。由于分布式電源通常位于負荷中心附近，減少了輸電距離和線路電阻，從而減少了輸電過程中的電能損耗。而分布式電源的并網(wǎng)也會增加電網(wǎng)的線損。由于并網(wǎng)的分布式電源增加了電網(wǎng)的供電能力，當負荷較小時，電網(wǎng)供電能力將超過負荷需求，導致部分電能不能得到合理利用，從而增加了電網(wǎng)的線損。因此，在分布式電源并網(wǎng)時，需要綜合考慮供需匹配和線路損耗之間的平衡，以盡可能地減小網(wǎng)損。

3.3 分布式電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量影響分析

分布式電源的并網(wǎng)可以提高電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性。由于分布式電源的接入使得電網(wǎng)的電源更加分散，減輕了負荷對電壓的沖擊，降低了電壓的波動和電壓失調(diào)的可能性。

分布式電源的并網(wǎng)可以提高電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)能力。分布式電源具有響應速度快、調(diào)節(jié)靈活的特點，可以通過調(diào)節(jié)自身輸出電壓和頻率，快速響應電網(wǎng)電壓的調(diào)整需求，保持電網(wǎng)電壓在穩(wěn)定范圍內(nèi)[2]。分布式電源的并網(wǎng)還可以提供無功功率支持，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，進一步提高電壓質(zhì)量。因此，分布式電源的并網(wǎng)對配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量有積極的影響。

3.4 分布式電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量影響分析

分布式電源的并網(wǎng)可以提供更可靠的電能供應。由于分布式電源具有分散性和多樣性，可以避免由于中央發(fā)電站單點故障導致的大范圍停電。分布式電源的并網(wǎng)能夠分擔電網(wǎng)供電負荷，提高供電的可靠性和穩(wěn)定性，確保用戶得到持續(xù)穩(wěn)定的電能供應。

分布式電源的并網(wǎng)對電能的質(zhì)量控制有著積極影響。分布式電源通常采用先進的轉(zhuǎn)換器和逆變器技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電能的高效轉(zhuǎn)換和優(yōu)質(zhì)供應。通過精確控制輸出電壓、頻率和波形形狀，分布式電源可以提供更穩(wěn)定、紋波更低、諧波更小的電能，有效降低電能的噪聲干擾和波動，提高電能的質(zhì)量。

4 面向分布式能源的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略

4.1 基于能源互聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略

能源互聯(lián)網(wǎng)是一種基于信息通信技術(shù)的能源系統(tǒng)集成和優(yōu)化的新型能源供應體系。在配電系統(tǒng)中，線損是指電能在輸送過程中由于電流通過導線電阻而轉(zhuǎn)化為熱能的損耗。線損的存在不僅會造成能源浪費，還會引發(fā)發(fā)電成本上升、供電質(zhì)量下降等問題。因此，采取合理的線損優(yōu)化策略對于能源互聯(lián)網(wǎng)配電系統(tǒng)的高效運行至關(guān)重要。

一種基于能源互聯(lián)網(wǎng)的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略是通過優(yōu)化供電線路的規(guī)劃和配置，減少電能在輸送過程中的損耗。例如，通過合理選擇導線截面積、減少線路長度、優(yōu)化變電站布置等方式來降低線損。引入智能配電設備和傳感器，實時監(jiān)測電網(wǎng)運行狀態(tài)，根據(jù)負荷變化和線路條件自動調(diào)整供電模式，進一步提高能源利用率。

例如，某區(qū)域的配電系統(tǒng)由多個變電站和供電線路組成。通過對供電線路的分析和規(guī)劃，可以確定合理的線路長度和截面積。在高負荷時，可以利用調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)負荷需求自動調(diào)整線路的供電方式，選擇合適的變電站進行供電，避免過載，并降低線損。當負荷變化較小時，可以采用智能配電設備實時監(jiān)測并調(diào)整供電模式，使得電能傳輸更加高效。

4.2 基于機器學習的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略

機器學習是一種通過利用算法和統(tǒng)計模型來使計算機系統(tǒng)從數(shù)據(jù)中自動學習和改進的方法。在配電系統(tǒng)中，通過運用機器學習技術(shù)，可以對歷史數(shù)據(jù)進行分析和建模，以預測負荷需求和線路狀態(tài)，并根據(jù)預測結(jié)果來優(yōu)化配電系統(tǒng)的運行，從而實現(xiàn)線損的優(yōu)化[3]。

一種基于機器學習的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略是建立線損預測模型，并根據(jù)預測結(jié)果對供電線路進行調(diào)度和控制。例如，可以利用歷史負荷數(shù)據(jù)和線路狀態(tài)數(shù)據(jù)，使用回歸模型或神經(jīng)網(wǎng)絡模型建立線損預測模型。通過分析模型的輸出結(jié)果，可以預測不同負荷條件下的線損情況，并根據(jù)預測結(jié)果進行供電線路的優(yōu)化配置和調(diào)度。

如果預測結(jié)果顯示某個供電線路在預期的高負荷情況下可能出現(xiàn)過載，可以通過智能控制系統(tǒng)自動調(diào)整供電策略，將部分負荷分配到其他線路，從而平衡負荷和降低線損。同時，可以根據(jù)預測的線損情況，優(yōu)化線路的運行參數(shù)，如調(diào)整變壓器的容量和連接方式，以進一步降低線損。

基于機器學習的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略可以不斷根據(jù)歷史數(shù)據(jù)進行學習和優(yōu)化，從而提高預測的準確性和系統(tǒng)的自適應能力。通過持續(xù)監(jiān)測和反饋調(diào)整，該策略能夠逐步提升對負荷需求和線路狀態(tài)的預測能力，進一步優(yōu)化配電系統(tǒng)的線損。

4.3 基于智能電網(wǎng)的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略

智能電網(wǎng)是一種利用信息通信技術(shù)和先進的控制與管理策略實現(xiàn)電力系統(tǒng)智能化、可持續(xù)發(fā)展的新型電網(wǎng)。在配電系統(tǒng)中，基于智能電網(wǎng)的線損優(yōu)化策略旨在通過實時監(jiān)測、分析和控制，實現(xiàn)對供電線路的精確管理，從而減少線損和能源浪費。

一種基于智能電網(wǎng)的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略是通過部署傳感器和智能設備，在線監(jiān)測供電線路的負荷、電壓、電流等參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊斜O(jiān)控中心。通過分析這些數(shù)據(jù)，可以實時了解供電線路的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)線路故障和高負荷情況，并及時采取措施進行調(diào)整和優(yōu)化。例如，假設某個供電線路在特定時段出現(xiàn)高負荷情況，通過智能電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)測到了線路電流超過額定值的信號。系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，并及時通知運維人員調(diào)整供電策略，比如調(diào)整變壓器的容量、增加線路的容量等，以減少線損。基于智能電網(wǎng)的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略還可以通過智能投資和管理運行模式，實現(xiàn)線路配置的優(yōu)化。例如，通過預測和模擬分析，確定合理的線路規(guī)劃和配電設備布局，以減少線路長度、降低輸電損耗。

4.4 基于數(shù)據(jù)挖掘的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略

數(shù)據(jù)挖掘是一種通過發(fā)掘大規(guī)模數(shù)據(jù)中的隱藏模式和知識來提取有用信息的過程。在配電系統(tǒng)中，基于數(shù)據(jù)挖掘的線損優(yōu)化策略利用歷史數(shù)據(jù)中蘊含的規(guī)律和關(guān)聯(lián)性，通過分析和建模，提供線損優(yōu)化的決策支持。

一種基于數(shù)據(jù)挖掘的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略是基于歷史數(shù)據(jù)挖掘出線損的潛在影響因素，并根據(jù)這些因素進行優(yōu)化決策。例如，通過對歷史負荷數(shù)據(jù)、天氣數(shù)據(jù)、供電線路參數(shù)等進行挖掘和分析，可以找出對線損影響最大的因素，比如負荷變化、溫度等。例如，假設某個配電系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)顯示，在高溫天氣下，線損較高，并且負荷波動較大時，線損率也較高。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)負荷和溫度是線損的重要影響因素。在預測模型中，將負荷和溫度作為輸入變量，線損率作為輸出變量，建立模型進行預測。根據(jù)模型的輸出結(jié)果，可以制定相應的線損優(yōu)化策略，例如在高溫天氣下，通過調(diào)整供電策略，減少負荷，降低線損。

基于數(shù)據(jù)挖掘的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略還可以通過異常檢測技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)和處理線路故障和異常情況，以減少線損[4]。通過對歷史數(shù)據(jù)進行挖掘和建模，可以識別出線路故障的典型特征，從而實現(xiàn)對故障的早期預警和快速響應。

4.5 基于分布式能源的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略

分布式能源是指以可再生能源和高效能源為基礎的小型能源系統(tǒng)，分布于用戶側(cè)或接近用戶側(cè)的電力系統(tǒng)。基于分布式能源的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略旨在通過合理利用分布式能源資源，降低供電線路的線損和能源浪費。

一種基于分布式能源的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化策略是通過合理配置分布式能源節(jié)點，減少供電線路的輸電距離和輸電損耗。例如，將分布式太陽能發(fā)電系統(tǒng)直接安裝在用戶側(cè)，將電能直接供給用戶使用，減少了輸電距離，降低了線路損耗。此外，可以利用分布式能源節(jié)點進行電能儲存和調(diào)度，根據(jù)負荷需求和線路條件智能調(diào)整供電策略，進一步降低線損[5]。某地區(qū)的配電系統(tǒng)引入了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。在高負荷時段，太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以向用戶側(cè)提供電能，減少對傳統(tǒng)輸電線路的依賴，降低線損。而在低負荷時段或夜間，分布式能源節(jié)點可以將電能儲存起來，以備不時之需。通過合理調(diào)度分布式能源的使用和儲存，配電系統(tǒng)可以實現(xiàn)高效的電能利用和線損優(yōu)化。

5 結(jié)語

本研究深入探討了面向分布式能源的配電系統(tǒng)線損優(yōu)化問題，并提出了基于能源互聯(lián)網(wǎng)、機器學習、智能電網(wǎng)和數(shù)據(jù)挖掘等策略。通過對分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響進行分析，結(jié)合先進的優(yōu)化方法和技術(shù)手段，可以有效降低系統(tǒng)線損，提高電網(wǎng)的運行效率和能源利用效率。然而，本研究還存在一定局限性，如需要更多實際運行數(shù)據(jù)的支持，以驗證優(yōu)化策略的有效性。未來的研究可以進一步拓展優(yōu)化策略，在實際應用中探索和驗證其可行性和有效性，為分布式能源的高效利用提供更好的支持。