试论含分布式电源的变电站优化规划

摘  要：伴随着我国电力建设的快速发展，含分布式电源的全新电力交换系统应运而生。受此影响，传统配电网规划方式已经无法有效满足该配电系统的发展需要，因此需要积极对含分布式电源的变电站进行优化规划。在这一背景下，文章将结合具体算例，采用数学建模的方式对含分布式电源的变电站优化规划进行简要分析研究。

关键词：分布式电源;变电站;规划设计

中图分类号：TM732 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）09-0071-02

Abstract： With the rapid development of electric power construction in our country， a new power switching system with distributed power supply emerges as the times require. Affected by this， the traditional distribution network planning method has been unable to effectively meet the development needs of the distribution system， so it is necessary to actively optimize the planning of substations with distributed power supply. In this context， the paper will combine with specific examples， using mathematical modeling to carry out a brief analysis and research on substation optimization planning with distributed power supply.

Keywords： distributed power supply; substation; planning and design

現阶段对含分布式电源的变电站进行优化规划已经成为变电站规划的一大必然趋势，对变电站及其规划发展意义重大。而通过探究含分布式电源的变电站优化规划，一方面可以为我国日后同类型变电站的规划设计提供相应规划思路，另一方面也可以为相关研究人员在该领域的研究给予相应理论参考。

1 变电站优化规划项目概况

为有效说明含分布式电源变电站的优化规划，本文将选择以某规划区为例，该规划区总长度为10km，总宽度将近6km，总占地面积约为35km2。根据相关负荷预测数据可知，该规划区的总负荷超过206MW，负荷密度则为8.5MW/km2。在对规划区分布式电源情况进行充分考虑下，可知在该规划区中，微型燃气轮机共有十台且全部采用并网发电运行形式。燃气轮机的额定功率、额定电压与频率分别为800kW、10kV以及50Hz。与此同时规划区中光伏电池板总数约为500块，其工作电压与工作电流的最大值分别为30.4V与8.2μA。另外规划区中还有十台风力发电机共同构成的小型风电场。由于该地区具有丰富的风电与光照资源，且规划区分布式电源额定输出功率最大值可以达到14.15MW，在规划区负荷总量中的占比接近7%，因此需要在该规划区中进行含分布式电源的变电站优化规划。

2 含分布式电源的变电站优化规划

2.1 地理信息因素模型

通过参考相关研究资料，可知包括土地类型、施工条件、地形地势等在内的各种地理信息因素，会对含分布式电源的变电站优化规划建设成本费用产生直接的影响作用，因此本文将建立如图1所示的地理信息因素层次结构模型：

在建立变电站落点地块对变电站优化规划建设的影响因子的模型中，本文则选择使用IAHP法，在借助传统AHP法的基础上建立起递阶层次结构模型，随后通过运用两两比较的相对标量法，分层建立区间判断矩阵。其中第一层到第三层分别为变电站建站影响因子、规划建设准则层以及规划建设方案层[1]。在对该矩阵进行一致性检验后，运用区间特征根法计算出该矩阵的权重。在可能度排序法中，随着排序值的不断增大，对应地块具有越强的相对优越性，即作为建站的可能性也越大。因此根据各地块建站适宜度的权重向量p，本文建立了若狭所示的地理信息影响因子计算式：

其中，代表着具体地块数，在地块k中建立的变电站的地理信息影响因子用？浊k进行表示，当该值大于零时即为反映包括土地价格因素在内的综合参数。如果土地类型存在多样化的特点，城市规模相对较大，则可以适当扩大？浊k的取值，如果土地类型比较有限，城市规模也相对较小，则应当适当减小？浊k的取值。一般情况下，建站适宜程度较高的地块，对应的综合权重也相对较大，但与之相对应的地理影响因子值则相对较小，此时变电站的建设费用成本较低，可有效实现含分布式电源的变电站优化规划。

2.2 关键参数选取

（1）地理信息影响因素

利用IAHP法计算地理信息因素模型中的各个指标权重后，可知用地性质、交通运输与施工条件、防洪排水和地质地貌的指标权重分别为0.761、0.082、0.105、0.021以及0.03.在计算方案层中地块对上一层属性的权重中，使用了如下公式：

（2）其他参数

为了实现对含分布式电源的变电站的优化规划，还需要对其他相关因素进行充分考虑，包括实际负荷预测值、容载比等等。结合相关数据，可知在受到分布式电源等其他因素影响下，变电站总容量在365MW到434MW之间。如果按照2×50MVA变压器进行变电站的配置，则需要的总变电站数量不超过5座。如果按照2×63MVA变压器进行变电站的配置，则需要的总变电站数量在3座以上，否则将难以满足该地区的用电需求。如果将循环变量设定为变电站的具体座数并用ns进行表示，对此时需要的变电站建设所有费用进行计算，则在最优的含分布式电源变电站规划方案中，与ns相对应的满足容载比及综合投资的计算结果应为最小值。

2.3 优化规划结果

假设种群规模的取值为50，惯性因子的取值为0.4到0.8，变异概率和学习因子分别取值0.03与2，限定迭代次数为150次，在对这一算例进行50次的独立运行下，即可得到如表1所示的优化计算结果：

通过结合表1可知在建设3座到5座变电站时，最优年均综合费用依次为3560万元、3780万元以及4005万元。从成本角度来看，在该规划区内变电站最优建设方案为只建设3座。而通过对分布式电源零出力进行充分考虑，此时变电站可供负荷最大值可以达到378MW，与规定的负荷最大需求相符合。但如果建设3座含分布式电源的变电站，其容载比将达到1.83，与相关标准要求不相符。因而在综合考虑下，在该规划区内变电站最优建设方案为只建设4座，此时其容载比可以达到2.06，与变电站规划导则要求相吻合，并且此时变电站建设成本的經济性相对较好。但为了能够有效实现变电站运行成效的最优化，需要同时在变电站中配置2×50MVA和2×63MVA变压器，其中前者的DG类型为微信燃气轮机，采用低压侧的DG接入策略。而后者的DG类型则为光伏与风电相结合，采用光伏低压搭配风电高压的DG接入策略[3]。由于该含分布式电源的变电站最大出力只有0.15MW，因此只需要接入容量为0.12%的变电站即可，这一出力波动并不会对2×63MVA变压器配置的变电站带负荷能力等产生实质性影响，可有效满足含分布式电源的变电站实际运行需求。

3 结束语

通过本文分析，可知通过立足分布式电源与地理信息因素均会对变电站优化规划产生相应影响，采用数学建模的方式针对变电站建立起相应的地理信息因素模型。在对分布式电源进行充分考虑下，分别从变电站的建设与运行费用、建设用地类型等多方面出发，制定出最优的含分布式电源的变电站规划方案，对于实现分布式电源和变电站的有效协同，实现变电站规划优化具有积极意义。

参考文献：

[1]李振坤，岳美，胡荣，等.计及分布式电源与可平移负荷的变电站优化规划[J].中国电机工程学报，2016，36（18）：4883-4893+5112.

[2]葛少云，王世举，路志英，等.基于分布式电源置信容量评估的变电站规划方法[J].电力系统自动化，2015，39（19）：61-67.

[3]王世举.考虑供电能力提升和分布式电源接入的变电站优化规划[D].天津大学，2015.

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