含分布式电源的配电网双层优化规划研究

含分布式电源的配电网双层优化规划研究

王彤

（上海海事大学物流工程学院上海市201306）

摘要：近年来，含分布式电源的配电网双层优化规划问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了分布式电源并网运行对电网保护的影响，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就含分布式电源配电网的优化运行展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：分布式电源；配电网；双层优化；规划

1前言

作为一项实际要求较高的实践性工作，含分布式电源的配电网双层优化规划的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对分布式电源的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化配电网双层优化规划工作的最终整体效果。

2概述

分布式电源不直接与集中输电系统连接，电压等级基本都在35kV以下，包括各种储能装置及发电设备，分布式电源是一种新型的能源生产系统，根据装置的使用技术不同，分布式电源可以分为许多种类，比如：风力发电、内燃机组发电、太阳能光伏发电、小型水力发电等，根据使用能源的类型，分布式电源装置又可以分为可再生能源发电、化石能源发电两种。分布式电源可靠性高、发电效率高、使用灵活方便，发电过程中产生的污染较低，主要分散布置在用户的附近。智能电网建设过程中使用分布式电源，能够有效地提高电力系统的可靠性，在电网出现大面积停电事故之后，分布式电源依然能够正常运行，提高供电电网的安全性、可靠性。同时利用分布式电源，可以有效地降低电能的消耗，有利于促进低碳经济的发展。

3分布式电源并网运行对电网保护的影响

3.1分布式电源对配电网短路电流的影响

当配电网系统出现故障时，分布式电源会向故障的发生点持续不断地提供短路电流，而不同类型的接入模式以及不同容量的分布式电源，对短路电流的影响状况也完全不同。当分布式电源接入到配电网中之后，接入点的电压会升高，引起系统侧的短路电流数值降低，故障的发生点短路电流数值增大。当分布式电源的上游发生故障时，分布式电源会对自身与故障点在同一馈线上连成的母线注入短路电流。当分布式电源的下游发生故障时，在同一馈线上，处于分布式电源并网点上游母线所注入的短路电流会呈现出下降的趋势，而处于分布式电源并网点下游母线注入的短路电流会呈现出上升的趋势。在分布式电源的容量不断增大的同时，其注入的短路电流也会不断的增大。

3.2分布式电源对继电保护的影响

在故障情况下，除系统电源外，分布式电源也会向故障点的位置不断注入短路电流，且与原有的系统电源相比，分布式电源注入的电流会使系统短路电流的方向和大小发生改变，导致原有的继电保护装置已经不能满足电网的运行需求。

当DG1的上游f1出现故障时，P1保护可以依靠动作切除故障。但是，DG1将会向故障点不断注入短路电流，导致故障点持续产生电弧，线路重合闸重合失败，使停电事故的影响范围增大。当DG2的容量变得足够大时，P2保护会将故障快速切除，分布式电源会和系统解列形成电力孤岛。当DG1的下游f2出现故障时，由于DG分流产生的影响，经过上游P1开关的故障电流会变小，从而使灵敏度降低并引发拒动，流过下游P2的电流会增加，使电流能迅速保护的范围得到扩大。

3.3分布式电源对备自投装置的影响

变电站内部自投装置的备自投启动依据，大多数情况下会以检测进线无流、母线无压为主，在经过一定的延时之后，断路器开始工作，备用电源断路器会在确认跳开进线之后合上，从而恢复对负荷的持续供电。当携带有分布式电源的线路接入到变压站的低压侧母线当中时，系统侧会产生故障，且上级线路会出现失压，且会向变电站内提供电源。由于系统母线残压或短路电流的存在，备自投装置并不具有正常的启动条件，这种情况下若强行启动备自投装置，分布式电源会和系统失去联络，形成孤岛系统，其电压和频率会出现较快的变化，而备自投装置会将分布式电源强行并入到系统当中，产生的非同期合闸会给分布式电源造成极大的冲击，导致停机和设备损坏的状况出现。

4含分布式电源配电网的优化运行探讨

4.1配网重构

将网络拓扑予以改变，利用变压器运行方式与供电路径的改变可以在一定程度上降低网络损耗。如果在电力系统中不含有分布式电源，那么在总网络损耗中，配网损耗所占比例很高，在分布式电源接入之后，配电网需要对运行的经济性予以考虑，重点考虑的费用消耗有两个方面，一是线损费用，二是分布式电源的能源消耗费用。分布式电源的供电距离很短，可有对负荷予以削峰填谷，可以让供电可靠性得到提高，可以补充主网、支撑主网。

要想得到网络损耗为最小的网络拓扑，就必须完成配网的重构工作，利用传输功率约束，网络拓扑可以对分布式电源与主网的发电计划产生影响，在网络拓扑已经被确认之后，利用潮流可以完成网络损耗值的计算工作。在进行配网重构时，可以对分布式电源予以处理，处理方法可以归结为四种，一是对分布式电源的出力予以优化，二是将目标函数设为网络损耗最小，三是建立起网损期望值最小重构模型，以解决随机波动性产生的问题，四是将目标函数设为分布式电源的发电费用。电力系统网络拓扑会因配网重构而发生改变，也就让各个变压器流过电流时的功率发生变化，进而使得负荷均衡，减少变压器损耗，让变压器的运行更有经济性，节点注入的功率会影响到配网重构，而节点注入功率却会受到分布式电源的影响，所以，分布式电源的运行经济性和配网重构为耦合。

4.2经济调度

对电网进行经济调度，需要着手于两个方面，在空间上，需要对线路与变压器之间负荷予以经济分配，让电网损耗降低；在时间上，应该对削峰填谷、负荷率予以调整，让负荷曲线可以达到平衡。因为分布式电源本身的运行较为灵活，且安装点较多，那么对分布式电源进行空间负荷与时间负荷进行经济调度就可以让变压器的运行更具经济性。首先，分布式电源发电功率在变化时会对并列运行变压器的投切产生影响；其次，分布式电源和配电网重构配合，可以将分列运行变压器间的负荷予以调整；最后，接入分布式电源能够让电网运行可靠性没有受到影响的前提下，将电力系统运行经济性予以提升，让变压器经济运行约束得到减少。

将含有两台变压器的馈线系统予以仿真的分析，#1变型号是Z10，#2变型号是Z9，两台变压器的容量都是20MVA，电压比是35/10.5，方案共有三种，第一种方案是#1变和#2变为并列运行，没有分布式电源接入，经过测试，变电站流过功率是14.03MW，线路损耗是0.467MW，变压器损耗是0.147MW，总损耗是0.614MW。第二种方案为只投入#1变，5MW分布式电源接入，经过分析，变电站流过功率是8.62MW，线路损耗是0289MW，变压器损耗是0.09MW，总损耗为0.379MW。第三种方案是只有#2变被投入，5MW的分布式电源被予以接入，那么变电站流过功率是8.62MW，线路损耗是0.289MW，变压器损耗设计0.047MW，总损耗是0.336MW。通过检验，可以发现分布式电源的接入可以让电力系统的节能效果得到提升。

5结束语

综上所述，加强对含分布式电源的配电网双层优化规划的研究，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的配电网双层优化规划工作过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。

参考文献

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