含分布式电源的配电网运行优化方法研究

摘要：分布式电源为了满足客户对电能的不同需求，保证电能质量，降低输电线路电能损耗，具有对环境友好，能源利用率高的特点。目前，将分布式电源装置接入传统电力网络的电力系统结构，具有清洁环保、节约成本、降低系统损耗、灵活安装，经济性较强等特点，将大大缩短建设周期。然而分布式电源的发电形式大多是风能、太阳能、潮汐能等清洁能源，能够减少传统的化石燃料对环境的污染，可再生能源是以后发展的必然趋势。鉴于此，本文主要分析含分布式电源的配电网运行优化方法。

关键词：含分布式电源;配电网运行;优化

1、分布式电源相关内容概述

分布式电源由于能够充分利用风能与太阳能等清洁性可再生能源，不仅对环境的影响程度较传统火力发电要小得多，还能够更加靠近负荷中心、与用户的连接线路短、系统损耗小且具有较大的低成本优势。此外，增加可再生能源的利用，减少对化石能源的消耗，对于部分大规模分布式发电可充分开发热电联产模式，保证了资源的充分利用与回收，从而更加符合目前节能减排的社会政策。根据所利用的基础能源不同，分布式电源一般可分为风力发电、光伏发电、小型燃气轮机发电、燃料电池等。

1.1、风力发电

风力发电所获取的原料在于风能，其属于可再生能源范畴，在我国东西北地区以及东南沿海等风能资源丰富的区域应用较多。由于其具有明显的环境友好型特点，对于部分电力缺乏区域能够有效提供供电支撑，再加上上网电价的政策性支持，使得风力发电在近年来得到了爆发式的发展。

1.2、光伏发电

光伏发电主要技术在于利用半导体材料的光生伏特原理也就是光电效应，将太阳能进行一系列转化，最后得到所需的电能，其发电原料以太阳光照为原料，整个过程清洁无污染。目前应用广泛的太阳能电池主要为单晶硅或多晶硅的半导体器件，在太阳能照射下能直接产生直流电。随着光伏发电技术日益提升，其发电装置结构简便性越来越高，同时由于光伏电站对地域的要求不高，使得其建设周期较短。

1.3、燃气轮机发电

微型燃气发电一般情况下是指功率在数百千瓦以下的燃气轮机形成的分布式发电，其以天然气、汽柴油等为燃料，一般情况下以石油伴生气及天然气为基础燃料。微型燃气轮机发电在发电机满负荷运行时效率可达到 30%左右，而当采用热电联产的运行模式时，其效率可以达到 75%甚至以上。

2、分布式电源的配电网规划

2.1、分布式电源对配网规划的影响

首先，它对于规划的约束条件存在影响，在分布式电源被接入之后，网架规划在满足负荷需求的同时，还需要对输送分布式电源功率予以考虑，电能损耗会因为分布式电源的接入而降低，在接入时，需要使得负荷和分布式电源的运行特性达到协调;其次，分布式电源对于负荷的预测工作存在影响，分布式电源在接入之后会提供给部分负荷一定的电能，负荷的大小与负荷的峰值都会因此产生变化;然后，分布式电源对于规划目标具有影响，在分布式电源进行接入之后，在考虑规划目标时，需要明确配网对分布式电源的接纳能力，和对分布式电源波动性予以的处理方法;最后，分布式电源对于规划策略具有影响，在进行配网规划的时候，需要对电源投资主体的多元性予以考虑，在运营过程中，分布式电源和主网之间存在竞争，因为利益角度的不同，规划方案也存在很大差异。

2.2、双层规划

分布式电源技术的发展让配电网中使用了更多的光伏发电、风力发电，而分布式电源自身含有波动性，因此，在配电网中也出现了类似于燃气轮机、蓄电池等装置，原本属于被动用电的用户现在可以参与到主动的管理中。分布式电源、主网电源和主动负荷都可以被看作是广义电源，它们的电源特性之间存在着差异，各自占有负荷曲线的比例也有所不同，在分布式电源的配网规划中，应该对投资成本及时间成本予以考虑。对分布式电源配电网进行双层规划，需要在将广义电源视为有效电源的前提下，完成所有电源成本-时间的特性曲线建立工作，依照费用最小的原则，可以将电源在规划时间内的运行时间与负荷曲线上的位置予以求出，进而求出配置容量，此为第一层规划。之后，需要把最小总费用设置为目标函数，将分布式电源配置以及相应的配网网架方案进行确认，此为第二层规划。约束条件为前者中的电源容量，利用优化理论，能够将分布式电源工作时间予以确认，进而增强方案经济效益。

3、含分布式电源的配电网运行优化方法

3.1、配电网优化运行分析

研究配电网优化运行是为了更好服务于电力系统，改善配电网的运行状态，当前，配电网规模不断扩大，一个好的优化算法可以准确计算出网络的最优解，算法的选取以及研究对于配电网络的优化运行有着重要的作用。在对其的研究中有很多优化算法，现代分布式发电技术不断发展，传统优化算法存在很多不足之处，人工智能算法受到人们的广泛关注，这类算法建模简单、普适性强，可以根据实际的问题需要处理相关的优化问题，各种单一算法都有着不同的优缺点，并不能处理一些比较复杂的问题，但是，随着电网规模的逐渐扩大，单一的算法已不能满足当前的需要，因此，一些改進型的算法逐渐受到广泛的关注。

3.2、配电源优化

配电网重构是优化配电网运行状态的有效方式，可以通过控制配电网中的分段开关和联络开关的状态，改变配网的结构，近年来，大量分布式发电装置已实现并网运行，对配电网络重构提出新的挑战。优化配电网包括配电网重构、配电网无功优化，

配电网无功优化是保证配电网安全、经济运行的重要手段，可以通过降低配电网的电路损耗提高经济性。随着分布式电源的并网，无功优化控制方式也发生了改变，无功优化是在电网结构参数和负荷参数给定的情况下，优化一些控制变量，是使系统达到最优状态的一种调节手段。在输电网中，无功优化是通过调节变压器的一种补偿量来实现的，输电网中，无功优化主要是提高系统的稳定性，在一定程度上可以抑制电压升高，在配电网中主要是降低配电网的有功功率损耗。

3.3、信息技术管理

当前社会科学技术快速发展，信息技术在各个行业中都得到广泛的应用，电力行业的发展中也要充分利用信息技术，可以实现对电力企业的有效管理，这种信息管理技术可以解决企业组织中存在的一系列问题，使信息的利用率得到一定的提高。当前社会的发展要求电力系统的建设更加科学化，建设电力信息化系统可以实现这一目标，促进电力企业的有序发展，可以取得管理效益以及生产效益。在管理电力系统的过程中，要充分利用 GIS 技术，能够实现对数据的整合，使电力系统的管理工作变得简单，还有一种新型技术—ORDBMS 技术，其主要是一种数据库技术，为用户带来很大的便利。

总之，分布式电源发电逐渐发展起来，光伏发电、风力发电、潮汐发电和燃料电池等研究日趋成熟。分布式发电装置并网的优势在于提高能源利用率、保护不可再生能源以及环境保护。但在传统配电网中接入分布式发电装置产生的影响却很大，包括网络损耗、电压质量、继电保护以及供电可靠性等方面的影响。在保证电网安全运行的基础上，实现 分布式发电装置接入配电网的无功优化问题是十分重要，并且将会成为具有重要意义的一项研究。

参考文献：

[1]魏新宇. 含分布式电源的配电网优化配置研究[D].华北电力大学（北京），2017.

[2]彭文强. 含分布式电源的配电网优化运行研究[D].湖南大学，2016.

[3]杨沅汶. 含分布式电源的配电网优化规划研究[D].湖南大学，2014.

[4]麻秀范. 含分布式电源的配电网规划与优化运行研究[D].华北电力大学，2013.

[5]刘畅. 含分布式电源的配电网运行优化研究[D].浙江大学，2013.

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