王飛 任新凱 曾輝

摘要：現(xiàn)如今，隨著國家經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的不斷深化與完善，我國的負(fù)荷密度也隨之逐漸增加，中壓配電網(wǎng)的能量損耗也在逐漸增加。如何更有效地減少輸電過程中的電力損耗，即節(jié)能降耗已成為電網(wǎng)運行中需要解決的問題，本文通過對簡單無功和低壓無功優(yōu)化方案的研究，提出了一種功率優(yōu)化指定配電站區(qū)域的反應(yīng)和協(xié)調(diào)控制設(shè)備以及為結(jié)果進行認(rèn)證的新設(shè)備。綜述了目前無功優(yōu)化，配電網(wǎng)改造和分布式電源優(yōu)化相結(jié)合的研究現(xiàn)狀，最后指出了目前我國減少損失措施存在的主要問題分配網(wǎng)絡(luò)和未來配電網(wǎng)削減措施的研究方向。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；節(jié)能降損；優(yōu)化

引言

降低配電網(wǎng)電能損耗是提高電力系統(tǒng)經(jīng)濟性的重要途徑。分析了目前對于降低配電網(wǎng)能量損耗的多種方式。首先介紹了配電網(wǎng)節(jié)能降損的重要性與根據(jù)配電網(wǎng)特性建立的數(shù)學(xué)模型，從配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化方法、配電變壓器運行于經(jīng)濟區(qū)間、根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)中的無功潮流合理地選擇無功功率的補償方式的角度說明降低配電網(wǎng)電能損耗的方法。最后指出了對配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化需要解決的問題，為進一步的研究提供參考。

1配電網(wǎng)節(jié)能降損的數(shù)學(xué)模型

1.1目標(biāo)函數(shù)

上式中W為線路損耗，i為支路編號，Pi為對應(yīng)支路的有功功率，Qi為對應(yīng)支路的無功功率，Ri為對應(yīng)支路的的電阻值，Ui為對應(yīng)支路前段節(jié)點電壓。

1.2約束條件

對配電網(wǎng)進行重構(gòu)時，不僅需要滿足潮流方程的約束，還需要滿足線路容量、電壓、電流的約束和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)輻射狀運行約束。

式中，Ui、Uimin、Uimax分別為節(jié)點的電壓、電壓下限、電壓上限；Ii、Iimin、Iimax分別為節(jié)點的電流、電流下限、電流上限；Si與Simax為流過線路的功率與容許最大值；gk為迭代之后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。G為配電網(wǎng)規(guī)劃后得到的輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)集合。

2配網(wǎng)損耗

配電網(wǎng)絡(luò)作為電力網(wǎng)絡(luò)終端，直接與用戶連接。在傳輸給用戶的配電階段，由于配電網(wǎng)阻抗的存在，能量在轉(zhuǎn)換，運輸和配送過程中不可避免地會產(chǎn)生大量的損失。這種功率損失被稱為配電網(wǎng)損耗。配電網(wǎng)損失主要發(fā)生在電力設(shè)備上，包括變壓器和配電線路；此外，配電網(wǎng)運行方式，三相負(fù)荷不平衡，電網(wǎng)諧波和負(fù)荷波動等也會造成額外的損失。根據(jù)配電網(wǎng)的功率損耗關(guān)系，可以看出，降低線路電阻，增加線路電壓改變功率因數(shù)都可以減小配電網(wǎng)的損耗。增大導(dǎo)體截面和減小導(dǎo)線長度可以減小電阻，從而降低線損。減少低壓電源的長度，使用中壓電源，這相當(dāng)于增加電源電壓，并且還可以減少損耗。在配電網(wǎng)中，無功補償方法可以增加負(fù)載功率因數(shù)，降低輸電線路的無功電流，從而減少配電網(wǎng)的損耗。變壓器采用節(jié)能變壓器可減少鐵損，減少變壓器損耗；此外，配電網(wǎng)還可采用偏置三相負(fù)載，消除諧波，增加負(fù)荷分配等方式降低配電網(wǎng)損耗。由于網(wǎng)絡(luò)損失造成的巨大損失，節(jié)能和減少配網(wǎng)的網(wǎng)損配網(wǎng)技術(shù)措施，實現(xiàn)節(jié)能降耗，減少配電網(wǎng)有許多技術(shù)措施，下面就此做了相應(yīng)的總結(jié)，并對每一個技術(shù)步驟都進行了詳細(xì)介紹。

2.1線路改造

線損在總配電損失中占很大比例。在配電線路的設(shè)計中，傳統(tǒng)的方法是基于允許的電壓降，電線的機械強度以及電線的長期允許安全載流量等因素。從節(jié)能的角度來看，“電能損耗”應(yīng)作為配電線路截面選擇的依據(jù)之一，即在經(jīng)濟合理的原則下，適當(dāng)增加導(dǎo)線的截面積以減小配電線路的功率損耗。

2.2單相變壓器

與相同容量的三相變壓器相比，單相變壓器的鐵損減少5%至10%。單相配電變壓器體積小，重量輕，易于安裝，可以最大限度地提高負(fù)載中心的深度，縮短低壓電網(wǎng)的供電半徑，降低由于三相不平衡負(fù)載造成的配電損耗和主動線損容量，短半徑，密集點，以實現(xiàn)降低能耗的重要措施，目前南京等地使用單相變壓器，并在降低損耗方面取得了非常好的成果。

2.3無功補償裝置

無功補償裝置的配置可以減少大量的無功分配，增加負(fù)載功率因數(shù)，從而減少線路的功率損耗。電容器組是電網(wǎng)中最常用的無功功率補償裝置。無功功率優(yōu)化配置的研究主要針對電容器組。無功功率補償配置通常針對系統(tǒng)最小網(wǎng)絡(luò)損耗并改善電壓分布。從經(jīng)濟角度來看，它還旨在最小化投資成本和運營成本。同時，引入新的綜合成本目標(biāo)函數(shù)更為實用。限制包括功率平衡限制，操作限制和可用資源限制。為了確定電容器組的安裝位置，首先采用靈敏度分析方法確定無功補償裝置的候選母線，然后采用人工智能算法確定具體的無功補償位置和容量，從而減小搜索空間，提高計算速度。首先，電容器組的位置由模糊算法確定，無功損耗和維護最小電壓限制。隨后，根據(jù)拖放算法，確定分布電容器組的最佳電容，以減少損耗作為目標(biāo)，并加快計算速度。提出了一種線性模型，該模型采用混合整數(shù)線性規(guī)劃算法求得電容器組的最優(yōu)位置和容量，該模型和方法簡單，計算時間短，在研究無功補償裝置時，但不考慮分布式能源的隨機輸出功率，對于負(fù)載不確定性的問題，許多研究只考慮了不同負(fù)載下電容器組的配置，并沒有考慮成立負(fù)載不確定性的模型。

2.4對裝置進行改造

由于計量設(shè)備數(shù)量眾多，更換電能表具有很大的經(jīng)濟效益。建議用電子式電能表代替機械式電能表。

2.5平衡負(fù)荷

不平衡負(fù)載不僅會影響變壓器的安全運行，還會增加線路和變壓器的損耗。對于三相不平衡負(fù)載，調(diào)整其三相負(fù)荷是當(dāng)前最重要的方法。

2.6縮小供電范圍

供電線路太長，超過合理的供電半徑，會造成線路電阻增大，損耗增大，此時就應(yīng)該采用彎曲直通的方式進行改造。

3節(jié)能改造存在的問題及改進意見

3.1節(jié)能改造中存在的問題

目前，電力公司實際上在考慮電網(wǎng)和設(shè)備的安全性時，實際上是在對部件進行更新。其次，從經(jīng)濟角度考慮夏季高峰電網(wǎng)的因素，不優(yōu)化節(jié)能改造。同時，在許多領(lǐng)域，節(jié)能減排往往強調(diào)某些方面。例如，只關(guān)注無功功率補償或變壓器損耗降低。雖然投入了大量資金，但節(jié)能減排不能全面，綜合地實施，預(yù)期效果無法實現(xiàn)，無法進行優(yōu)化電力元件等改造工作。

3.2改進意見

在配電網(wǎng)技術(shù)節(jié)能改造的過程中，在保證電網(wǎng)安全可靠的前提下，從經(jīng)濟效益角度考慮，可以考慮選擇和優(yōu)化改造措施，最大限度地利用轉(zhuǎn)化劑。應(yīng)充分考慮所有改革措施，合理分配資源及所需資金的使用情況。

結(jié)語

對配電網(wǎng)運行方式的優(yōu)化是目前配電網(wǎng)節(jié)能降損的主要研究方向，具有多種優(yōu)化方法，研究主要考慮優(yōu)化算法的收斂性，收斂速度，魯棒性的強度，各種算法的組合雖然對計算的速度與收斂性都有提高，但是求解的方法仍然需要提高。配電變壓器經(jīng)濟運行對降低配電網(wǎng)損耗尤為重要，現(xiàn)階段對于降低配電變壓器損耗的研究應(yīng)將經(jīng)濟性、運行穩(wěn)定性、負(fù)荷情況綜合考慮。目前對配電網(wǎng)進行無功補償?shù)姆椒?，大都是根?jù)電網(wǎng)無功功率配置的原則，或者是電網(wǎng)設(shè)計的規(guī)程進行無功功率的補償，這種方法宏觀指導(dǎo)性過強，很難對不同特性的配電網(wǎng)無功功率實現(xiàn)更加優(yōu)化的配置，應(yīng)當(dāng)綜合考慮配電網(wǎng)感性與容性的無功，進行無功功率的配置。雖然當(dāng)前對配電網(wǎng)節(jié)能降損優(yōu)化的研究比較深入，對配電網(wǎng)運行方式優(yōu)化的求解方法也有較大的發(fā)展，但是在配電網(wǎng)實用性方面依然沒有較大的進步，新興的電力電子器件對于配電網(wǎng)優(yōu)化方面具有巨大的潛力，但是其技術(shù)實現(xiàn)與成本效益仍需進一步研究。本文從技術(shù)節(jié)能減損的角度分析了損失的產(chǎn)生和損害，總結(jié)歸納了當(dāng)前技術(shù)性減損措施。最后，針對目前電力企業(yè)節(jié)能減排改革存在的問題，提出改進意見。希望對配電網(wǎng)的相關(guān)節(jié)能降損工作提供一定的參考價值。

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