电改新形势下配电网规划不确定因素分析论文_武志锴1,牛威2,东方3,朱冰4

电改新形势下配电网规划不确定因素分析论文_武志锴1,牛威2,东方3,朱冰4

(1国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院 辽宁沈阳 110015;

2国网大连供电公司 辽宁大连 116000;

3国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院 辽宁沈阳 110000;

4沈阳电力勘测设计院有限责任公司 辽宁沈阳 110003)

摘要:配电网是电力系统的重要内容,配电网规划以负荷预测为基础,采用科学的方法确定规划区域电力设施的建设,使得未来的电网能够满足区域负荷增长的需求,同时服从变电站容量、馈线段容量、电压降落、网络结构以及可靠性要求等约束。配电网规划是一个复杂的大规模组合优化问题。随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》的正式通过,电力改革出现了新的形势。节能减排将是未来能源领域不变的主题,而汽车排放是城市污染的重要来源之一,目前国家已有政策扶持电动汽车的发展,大量电动汽车的接入将在负荷侧给配电网规划带来极大的不确定性。随着电网公平接入的开放,分布式电源DG(distributedgeneration)发展新机制的建立,越来越多的用户将采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式,将在电源侧给配电网规划引入不确定。配售电业务的放开,将会从实施管理侧引入不确定性,未来配电网规划和实施主体存在变化的风险。

关键词:电改新形势;配电网规划;不确定因素

1不确定性因素分析

1.1负荷侧

目前石油资源开始匮乏,能源危机不断加深以及大气污染、全球气温上升的危害不断加剧,其中主要的一个原因就是汽车尾气,而解决这一难题的最佳途径之一就是发展电动汽车。随着电动汽车的增多,其充电不仅会影响配电网的负荷平衡,还会带来如下问题。①电动汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的负荷紧张,并且会带来电压稳定问题,如果聚集性充电行为发生在高峰时段,这将会加重配电网的负担;②电动汽车充电负荷受多种因素影响,其时间、空间的分布具有较大的随机性,预测难度较大;③由于电动汽车充电负荷特性,将给电网带来大量谐波,且易导致三相不平衡,引发电能质量问题。电动汽车接入对配电网运行的影响主要涉及配电网的电能质量、可靠性和经济运行等方面。

1.2电源侧

分布式电源是一种可利用多种发电资源的发电形式,包括风力发电机、光伏、燃气机组、燃料电池等。新电改方案中提到分布式电源主要采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式,并且要求全面放开用户侧分布式电源市场,放开用户侧分布式电源建设,支持企业、机构、社区和家庭根据自身条件,因地制宜投资建设太阳能、风能、生物质能等新能源发电,准许接入各电压等级的配电网络和终端用电系统。

1.3实施管理侧

新电改方案中提到了增量配电业务放开,通过逐步向社会资本开放增量配电投资业务,促进配电网的发展,提高配电网建设运营的效率和服务水平,同时也将起到盘活社会资本,促进地方经济发展、释放改革红利的作用。目前增量配电开放的实施细则尚未出台,各方对增量配电业务放开进行了探索。贵州提出首先向符合条件的市场主体放开增量配电投资业务,鼓励以混合所有制方式发展配电业务。深圳蛇口自贸区有限公司于11月30日正式挂牌成立,该公司为我国第一家增量配电网领域引入社会资本的混合所有制企业。

2不确定性因素对配电网规划的影响

2.1电动汽车负荷模型

电动汽车能源供给方式分为充电模式和换电模式。充电模式分为常规充电和快速充电,换电模式则是用户购买汽车,而电池由租赁公司负责更换、充电、保养和回收。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电动汽车负荷模型根据需求不同分为3种,即电动汽车充电负荷模型、电动汽车扩散负荷模型以及电动汽车充电站充电负荷模型。电动汽车充电负荷模型考虑了电动汽车数量、行驶里程分布、电池容量与充放电功率曲线和驾驶者使用习惯,在此基础上计及充电时长差异和充电能力限制,建立电动汽车充电站负荷模型;如果将电动汽车充电功率分为基准功率和可控功率,即可建立电动汽车扩散负荷模型。

2.2电动汽车对配电网规划的影响

在相关电动汽车负荷模型的基础上,考虑电动汽车充电站布局优化建立配电网规划模型,以投资和运行成本之和最小作为规划目标,并在其约束中提出了一种新的辐射状约束,以保证可行解对应的规划方案均为辐射状网络。该配电网规划模型可以有效降低总的投资与运行成本。

2.3分布式电源

随着分布式电源市场的开放,配电网规划将会面临大规模分布式电源接入的问题。常见的分布式电源包括光伏、风力发电机、燃气机组、燃料电池等,其中光伏与风机受到自然条件的影响,出力具有随机性,具有极大的不确定性;而燃气机组与燃料电池属于可控分布式电源。根据新电改要求,鼓励用户侧建立光伏电站,电改新形势下分布式电源将成为配电网规划不可回避的问题。

2.4分布式电源对配电网规划的影响

大量分布式电源接入配电网后,由于其类型、容量、位置以及配电网结构不同,会对配电网的规划产生重要的影响,因此合理确定分布式电源的容量和位置对于含分布式电源配电网规划有着重要意义。配电网规划区域有不同类型的分布式电源,则需要综合考虑各种类型分布式电源的电源特性,可建立两层规划模型:下层规划解决运行规划问题;上层规划解决投资决策问题,可同时规划辐射网线路和联络线的位置。该规划模型能够实现多供电途径的网状新建配电网和分布式电源的位置容量的协调规划。

2.5规划实施不确定对配电网规划的影响

在新电改方案中对于增量区域的配电网规划和建设,其实施主体是否还由电力公司承担,目前还不能判断,未来配电网规划的实施者和制定者可能由多家公司参与,对于规划的最终落实,应有独立的机构和部门进行监管,以保证规划的实施。政府有关部门要认真执行电力规划职责,优化电源与电网布局,加强电力规划与能源等规划之间、全国电力规划与地方电力规划之间的有效衔接。提升规划的覆盖面、权威性和科学性,增强规划的透明度和公众参与度,各种电源建设和电网布局要严格按规划有序组织,实施电力规划应充分考虑资源环境承载力,依法开展规划的环境影响评价。规划经法定程序审核后,要向社会公开,建立规划实施检查、监督、评佑、考核工作机制,保障电力规划的有效执行。

3新形势下配电网规划方法探讨

综合资源规划IRP(integratedresourceplan-ning)方法则能同时考虑电源侧、负荷侧资源,并且根据资源的种类分别确定约束条件。分布式电源在配电网规划中实际上就是分布式电源位置和容量的确定问题,这是规划一个分布式发电系统的重要步骤。分布式电源安装位置的选取、额定容量的确定将会直接影响到系统网损大小、电压合格率和电压稳定性等关键问题,合理地对分布式电源进行规划可以有效改善电网电压、减少系统有功网损、提高系统负荷率,反之,如果配置不合理,将会适得其反,影响电网的安全、稳定、经济运行。由于分布式电源分布于负荷位置,对于配电网网络来说是一个负的负荷,因此可以将分布式电源作为负荷点负荷的一部分来考虑,通过规划优化负荷点的分配,合理配置分布式电源。

4结论

配电网是电网的重要组成部分,直接面向电力客户,是改善民生的重要基础设施。随着电力体制改革的推进,对配电网的服务职能和发展提出了更高的要求,同时也带来了更大的挑战。在配电网高速发展期,应充分研究体制改革的主要内容,把内在关键点,与配电网自身的建设要求协调统一、充分融合,提升电网企业的服务水平,实现区域电网的健康可持续发展。

参考文献:

[1]王雁宇.含分布式电源的配电网规划方案智能决策研究[D].华北电力大学(北京),2016.

论文作者:武志锴1,牛威2,东方3,朱冰4

论文发表刊物:《电力设备》2017年第18期

论文发表时间:2017/11/3

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