齊怡菲

摘要：隨著我國(guó)自然環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù)成為當(dāng)前世界電力技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。分布式發(fā)電技術(shù)就是為了滿(mǎn)足一些特定用戶(hù)的需求，支持原有配電網(wǎng)運(yùn)行而設(shè)計(jì)安裝在用戶(hù)或者附近的小型發(fā)電機(jī)。由于分布式發(fā)電的容量比較小，其在介入配電網(wǎng)系統(tǒng)后會(huì)改變配電網(wǎng)的電量大小以及分布等情況，而配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置是保護(hù)配電網(wǎng)安全運(yùn)行的設(shè)備，如果改變配電網(wǎng)電量大小等必然會(huì)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生一定的影響。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電;配電網(wǎng);影響

引言：世界性能源危機(jī)不僅提高了人們的環(huán)保意識(shí)而且催生出了新的發(fā)電技術(shù)。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的提高，電力供應(yīng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性也會(huì)不斷提升。目前分布式電源DG已經(jīng)成為電力行業(yè)的研究熱點(diǎn)，本文通過(guò)對(duì)分布式發(fā)電的技術(shù)特點(diǎn)以及對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響，對(duì)含分布式發(fā)電的配電網(wǎng)規(guī)劃在目標(biāo)函數(shù)的求解中提出新思路。

1新型分布式發(fā)電方式

1.1太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是目前得到廣泛應(yīng)用的新型能源發(fā)電方式。它的發(fā)電原理是通過(guò)半導(dǎo)體材料所具有的光電效應(yīng)來(lái)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。自然因素會(huì)對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)生比較大的影響，主要是日照強(qiáng)度以及電池結(jié)溫會(huì)對(duì)其輸出功率造成影響。雖然太陽(yáng)能發(fā)電的方式仍存在成本過(guò)高、電能轉(zhuǎn)化率較低等缺點(diǎn)，但是太陽(yáng)能作為清潔能源，具有設(shè)備投入使用后運(yùn)行成本非常低、發(fā)電裝置安全性高、建設(shè)規(guī)模靈活等優(yōu)點(diǎn)，因此仍是發(fā)展前景被一致看好的分布式發(fā)電方式。

1.2風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)能具有蘊(yùn)藏量大、分布范圍廣、發(fā)電成本低、可再生等經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。到目前為止，風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)水平已經(jīng)得到提升，并且風(fēng)能發(fā)電的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。風(fēng)力發(fā)電的形式主要分為離網(wǎng)型和并網(wǎng)型兩種。另外，風(fēng)力發(fā)電還可以與其他發(fā)電方式同時(shí)運(yùn)行，例如，風(fēng)力發(fā)電與柴油機(jī)發(fā)電互補(bǔ)。聯(lián)合發(fā)電模式在有效利用資源的同時(shí)，還能減低發(fā)電成本。我國(guó)進(jìn)行大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電開(kāi)發(fā)采用的形式主要為并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電，這種發(fā)電形式也是近年來(lái)風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展趨勢(shì)。而離網(wǎng)型的發(fā)電形式則主要為無(wú)電網(wǎng)地區(qū)的居民供給電能。

1.3微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電

微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃料以甲烷、天然氣為主，是一種具有操作簡(jiǎn)單、體積較小、構(gòu)造簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、噪音小等特點(diǎn)的小型熱力發(fā)電機(jī)。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是DG在短期內(nèi)供電規(guī)劃中供電設(shè)備的最佳選擇，同時(shí)是現(xiàn)在商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)且發(fā)展比較成熟的DG。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電過(guò)程通常通過(guò)回?zé)崾降陌桌释醒h(huán)來(lái)完成，將最初產(chǎn)生的高周波交流電通過(guò)逆變器來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終形成交流電來(lái)供給用戶(hù)使用。另外，微型燃?xì)廨啓C(jī)也存在安裝費(fèi)用高、熱能轉(zhuǎn)換功率低等缺點(diǎn)。因此，微型燃?xì)廨啓C(jī)仍沒(méi)有得到大規(guī)模的發(fā)展，而是在小范圍內(nèi)結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，來(lái)有效利用廢棄熱能，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

2分布式電源對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

2.1運(yùn)營(yíng)管理難度加大

大量增加DG的接入不僅會(huì)使配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，還會(huì)加劇電網(wǎng)公司與DG安裝用戶(hù)以及獨(dú)立投資商之間的沖突矛盾。由于繼電保護(hù)、電壓調(diào)整等問(wèn)題會(huì)使系統(tǒng)的運(yùn)行受到影響，要確保配電網(wǎng)能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行，就要增加電子設(shè)備，同時(shí)采取措施使DG能夠集成到配電系統(tǒng)中。這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)不僅要對(duì)現(xiàn)有配電系統(tǒng)進(jìn)行改造，還要將管理配電網(wǎng)的方式由被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)。同時(shí)，根據(jù)DG使用能源的多樣化，還需將配電網(wǎng)中的能源結(jié)構(gòu)做出調(diào)整，并使各種新型能源有效地發(fā)揮作用。

2.2問(wèn)題求解難度增大

從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的求解實(shí)際上是尋找優(yōu)化問(wèn)題最佳方案的過(guò)程，而規(guī)劃問(wèn)題求解的難易程度與維數(shù)密切相關(guān)。分布式電源的接入，會(huì)使發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)大量增加，同時(shí)使規(guī)劃問(wèn)題的求解過(guò)程更加復(fù)雜，難度增大。配電網(wǎng)的規(guī)劃年限通常為5～20年，在規(guī)定的年限內(nèi)，一般會(huì)假設(shè)配電網(wǎng)的負(fù)荷是逐年增加的，由于一些新的中、低壓節(jié)點(diǎn)的大量增加，會(huì)導(dǎo)致變電站不斷增建。由于規(guī)劃時(shí)需同時(shí)考慮幾千個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)配網(wǎng)動(dòng)態(tài)屬性進(jìn)行分析，然后與其維數(shù)相關(guān)聯(lián)。而發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)的增加，會(huì)使規(guī)劃過(guò)程中尋找可以降低建造和維護(hù)成本以及電能消耗的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案的難度大大增加。

2.3供電設(shè)備利用率降低

由于DG在替代架設(shè)線(xiàn)路的同時(shí)，增大配電網(wǎng)的供電容量，因此DG的投入使用會(huì)降低對(duì)配電網(wǎng)的資金投入。同時(shí)DG的接入可能會(huì)使原有的供電容量處于備用狀態(tài)，增加成本。用戶(hù)一般只有在分布式電源不能滿(mǎn)足使用需求的時(shí)候才會(huì)選擇從系統(tǒng)購(gòu)電。因此，當(dāng)某一區(qū)域的供電容量比較大時(shí)，分布式電源接入后就足以保障該區(qū)域用戶(hù)的日常使用，而導(dǎo)致原有的供電設(shè)備處于低使用率甚至閑置狀態(tài)，從而使供電企業(yè)的投資回報(bào)率大大降低。因此，在充分利用DG發(fā)電成本低的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還要兼顧在配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中使DG與原有供電容量配合使用的問(wèn)題。

2.4負(fù)荷的預(yù)測(cè)難度增加

負(fù)荷預(yù)測(cè)作為配網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)，會(huì)在分布式電源接入到配網(wǎng)系統(tǒng)后出現(xiàn)的一系列不確定因素而增加難度。通常來(lái)說(shuō)，分布式電源的接入是保障用戶(hù)的自主需求，而對(duì)于配電系統(tǒng)而言，分布式電源接入后使負(fù)荷的增長(zhǎng)模式出現(xiàn)了變化，造成負(fù)荷增長(zhǎng)速度的預(yù)測(cè)難度增加，以及配電系統(tǒng)規(guī)劃的不確定性增加。另一方面，DG雖然具有低耗能以及降低電網(wǎng)升級(jí)改造投資的優(yōu)點(diǎn)，但是如果不控制DG的發(fā)展規(guī)模以及接入點(diǎn)的位置，也會(huì)造成電能的大量損耗，甚至?xí)?dǎo)致配電系統(tǒng)中的一些節(jié)點(diǎn)電壓不穩(wěn)定，對(duì)故障電流的持續(xù)時(shí)間、電流大小以及方向都會(huì)產(chǎn)生影響。除此以外，新型發(fā)電能源的DG也會(huì)因?yàn)槠渚哂械拈g歇性、不可控性及隨機(jī)波動(dòng)性等性質(zhì)增加對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的不確定因素。

2.5配電網(wǎng)出現(xiàn)雙向潮流

自變電站流向用戶(hù)的潮流是配電網(wǎng)用來(lái)調(diào)壓的基礎(chǔ)。在DG接入配電網(wǎng)后，配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由原來(lái)的放射狀變?yōu)槎嚯娫?，潮流的大小及方向也?huì)隨之發(fā)生改變，進(jìn)而引起電力系統(tǒng)中的電壓變化。不接入DG的配電網(wǎng)一般采用開(kāi)環(huán)運(yùn)行的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，潮流的流動(dòng)方向多為單向。但是DG接入后，雙向潮流會(huì)使配電網(wǎng)的繼電保護(hù)以及調(diào)壓系統(tǒng)受到影響。另外，DG接入使潮流雙向流動(dòng)的問(wèn)題還會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)過(guò)流保護(hù)系統(tǒng)的靈敏度降低，甚至通過(guò)影響故障電流來(lái)改變短路水平，從而降低整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠性。

3含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的求解

配電網(wǎng)規(guī)劃的目的在于通過(guò)對(duì)規(guī)劃期間的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果以及現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)選擇最優(yōu)系統(tǒng)改造方案。在保障系統(tǒng)的安全性能以及負(fù)荷正常增長(zhǎng)的條件下，來(lái)使配電網(wǎng)的建設(shè)以及運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最低。在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，配電網(wǎng)的規(guī)劃實(shí)際上是求解優(yōu)化問(wèn)題。在常規(guī)的配網(wǎng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，分布式電源接入的配電網(wǎng)規(guī)劃還要考慮接入位置以及容量對(duì)函數(shù)的影響。很多數(shù)學(xué)上的優(yōu)化算法，例如以分支定界法以及線(xiàn)性規(guī)劃法為主要代表的經(jīng)典優(yōu)化算法，還有以蟻群算法、遺傳算法為代表的啟發(fā)式優(yōu)化算法，都可以用于含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的求解。由于啟發(fā)式算法相比于經(jīng)典算法，具有計(jì)算速度快且精確度高的優(yōu)點(diǎn)，因此在工程中常用啟發(fā)算法來(lái)求解規(guī)劃問(wèn)題。

4結(jié)語(yǔ)

隨著自然資源的日益緊張，分布式發(fā)電在社會(huì)生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其在彌補(bǔ)電力緊張、保障電力持續(xù)運(yùn)行、降低能源消耗等方面發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)我們也要看到分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，因此為保障電力系統(tǒng)的正常工作，需要綜合考慮電力系統(tǒng)的使用情況，合理地選擇相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉磊.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2013（7）.

[2]李曉明，劉淑瓊.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響及對(duì)策[J].技術(shù)，2009（11）.

[3]李蓓，李興源.分布式發(fā)電及其對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].國(guó)際電力，2005（3）.