含分布式电源的配电网双层扩展规划

含分布式电源的配电网双层扩展规划

王沛沛李震梅

（山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255049）

摘要：分布式电源在很大程度上影响着配电网规划的资金使用以及规划方案。考虑到分布式电源对配电网的影响，在分布式电源大小以及规划位置不确定的前提下，我们采用双层规划的方法对配电网线路结构、电源大小进行规划，实现扩展规划。本文运用数学建模的方式对电网进行优化扩充。

关键词：分布式电源；扩展规划；双层优化；

一、分布式电源的优势

分布式电源之所以能够替代传统的电源是因为其有着无可比拟的优点，具体如下：

1、紧靠用电用户，这样做在一定程度上降低了传输过程中的损耗，使得用户用更多的电量花更少的钱。

2、由于分布式电源体积小，所以其占用的空间是很小的，而且要想对电源进线扩容，操作极其方便快捷。

3、对分布式电源进线规划时所需要的时间较短，而且分布式电源所需成本很低。

4、分布式电源还可以按照用户需求进行放电。

5、在建设分布式电源冗余系统时，所需费用也很少。

6、分布式电源产生的电源属于清洁能源，它更加环保。

7、分布式电源所需要的燃料可以是各种各样的，灵活性特别高。

此外，随着我国技术的不断升级，分布式电源的成本已经越来越低。

二、分布式电源对配电网的影响

1、分布式电源对网络损耗的影响

分布式电源接入配电网节点后，整个配电网都会发生变化，主要有以下三个方面：

（1）节点处的负荷量会大于这个节点对电荷的输出量；

（2）至少会有一个节点处的负荷量小于分布式电源的输出量，但是配电网中的负荷量会大于分布式电源的输出量；

（3）至少会有一个节点处的负荷量小于分布式电源的输出量，但是配电网中的负荷量会小于分布式电源的输出量。

2、分布式电源对电压的影响

在分布式电源接入配电网后，电流的大小以及方向都是不确定的，这也会对电压造成一定的影响。分布式电源的接入点越是靠近末端的节点对于配电网中电压的影响越大。相反的，分布式电源的接入点越是远离末端的节点对于配电网中电压的影响越小。在不改变分布式电源接入点的前提下，分布式电源的总出力越大，配电网中的电压也就越大。

三、分布式电源对配电网规划的影响

1、增加配电网规划的不确定性

分布式电源接入配电网会直接导致电力负荷预测、规划和运行充满了不确定性。由于分布式电源安装位置的不确定，导致规划人员更加难以预测准确的负荷，进而影响到规划。此外，虽然分布式电源可以降低成本，减少改造所需费用，但是如果分布式电源的分配不合理，很有可能会增加成本，安装完成后还有可能产生过电压，给继电保护带来了相当大的麻烦。

2、产生配电网双向电流潮流

传统的配电网通常使用的是网状结构，电流潮流是单向运动的，但是分布式电源接入电网后悔产生双向的电流潮流，给传统的配电网带来了一定的麻烦。分布式电源接入配电网后产生的双向电流潮流，会导致继电保护失去原有的灵敏程度，影响配电网的供电安全。

3、增加配电网运营管理难度

接入大量的分布式电源会对配电网的结构造成影响，对于一些使用分布式电源的用户，还需要区别管理。分布式电源接入配电网之后，相关人员还应该及时对电力设备进行升级，并且对分布式电源进行适当的调控，保证分布式电源可以在配电网中正常运行。此外，分布式电源一般使用的是一次能源，配电网中如何确定能源结构也是当前面临的主要问题。

4、降低配电网供电设备的利用率

分布式电源的接入，可以增大配电网的供电能力，但是也导致了一些设备处于闲置状态，降低了设备的利用率，而这些设备也无法回收利用。因此，在进行规划时，负责的人员还应该充分考虑设备利用率的问题，以最经济的办法进行规划。

四、含有分布式电源的配电网扩展规划数学模型

1、目标函数的建立

目标函数公式如下：

Total表示综合年费，line表示建设费用，DG为每年分布式电源所需费用，loss表示损耗费用，en表示向上输电费用，U表示采用能源所需费用

2、约束条件

含有分布式电源的配电网约束条件有：

（1）线路连通约束性。

（2）线路敷设状供电约束：a=b+1。其中，a为规划配电网节点总数，b表示支路数量

（3）节点平衡。AP=D。其中，A为节点关联矩阵，P为网络电流潮流，D为符合量

（4）节点电压约束：

（5）支路电流潮流约束：

Max为支路容量

（6）反向电流潮流约束：

3、数学模型转换

（1）网架建设年费用：

其中，N表示支路的总数，β表示投资平均费用，L表示线路长度，fx为x对应决策的线路类型造价。

（2）分布式电源投资以及运行费用：

其中，N为接入点总数，α为投资平均费用，P为线路可接入的分布式额定容量，B为维护费用。Px表示造价。

（3）年网损费用

其中，V是支路两端的电压，C为单位电价。

（4）年购电费

其中，T是年最大利用小时数，P是最大负荷量，CF为分布式电源的容量系数。

（5）分布式电源环保效益费用

其中，C为分布式电源发电量的政策补贴。

通过以上数学建模，我们可以把数学公式中所需要的参数应用到实际生活中，这样我们就可以通过计算，得到具体的数值，就可以进一步判断方案是否可行，对于我们进行网络扩展规划有着比较大的帮助。

五、结束语

分布式电源在配电网扩展规划中有着很重要的作用，在进行规划时一定要考虑分布式电源接入配电网后对配电网的影响，只有进行充分地考虑研究后，才可以使线路布局更加合理，才可以节约扩展费用。由于分布式电源的接入对于配电网功能的强化有着积极的影响，为用户提供了安全保障。但是，由于现在分布式电源的不成熟，也直接给运用的过程中增添了许多麻烦，我国也应该加强分布式电源的研究力度，避免分布式电源在配线网中带来的不必要麻烦，将分布式电源的功能发挥到最大。

参考文献：

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[3]姜淼，高赐威，苏卫华.含分布式能源的配电网规划综述[J].华东电力，2014，42（05）：865-872.