鄭貝

摘要：隨著新能源互聯(lián)網(wǎng)的不斷進步，電動汽車等各式各樣的負荷電源涌入配電網(wǎng)內(nèi)部，新能源互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展對配電網(wǎng)的規(guī)劃和建設提出了更高的要求，同時也給配電網(wǎng)的運行和管理帶來非常大的挑戰(zhàn)。針對以上問題，提出了一種適應新能源互聯(lián)網(wǎng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方案，同時使用MATLAB 軟件對提出的模型進行仿真實驗。仿真結(jié)果表明，提出的配電網(wǎng)規(guī)劃方案能夠滿足用戶的多種用電意愿與需求，這對實際中更好地適應可再生能源的接入，以及實現(xiàn)能源的高效利用和優(yōu)化調(diào)度有著重要的指導意義。

關鍵詞：配電網(wǎng)規(guī)劃；能源互聯(lián)網(wǎng)；規(guī)劃策略；動態(tài)負荷預測

中圖分類號：TM715；TP393.09 文獻標識碼：A

0 引言

研究新能源互聯(lián)網(wǎng)與配電網(wǎng)規(guī)劃的相互關系，將有助于解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)的滯后問題。通過整合分散的新能源資源、提高能源供應的可靠性、優(yōu)化配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構和設備配置、增強配電網(wǎng)的負載容量和電力供應的可靠性，從而實現(xiàn)能源的靈活調(diào)度和優(yōu)化運行，提高能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性[1-3]。同時，加快新能源的接入和利用，實現(xiàn)清潔低碳能源的快速發(fā)展，尤其是可再生能源技術，可以促進新能源技術的發(fā)展和商業(yè)化應用。隨著太陽能、潮汐能、風能等新能源的逐步利用，新能源技術也在不斷進步，成本逐漸降低，為新能源互聯(lián)網(wǎng)的構建與實施提供堅實的技術根基。通過優(yōu)化能源系統(tǒng)的運行和管理，有助于減少碳排放量和環(huán)境污染。新能源互聯(lián)網(wǎng)的建設可以實現(xiàn)更多的清潔能源供應，減少傳統(tǒng)能源的需求，進一步助力能源可持續(xù)發(fā)展。配電網(wǎng)規(guī)劃的研究可以促進新能源技術的普及和應用，提高能源系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性。

1 主動配電網(wǎng)基本概念

主動配電網(wǎng)（active distribution network，ADN）是一種使用先進的通信、控制和信息技術以實現(xiàn)分布式能源資源的高效管理和運行的電力配電系統(tǒng)[4]。主動配電網(wǎng)的核心是分布式能源資源，它們是小規(guī)模的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，如太陽能光伏板、風力發(fā)電機等。這些能源資源通常分布在電網(wǎng)的終端或負荷側(cè)，通過本地發(fā)電滿足本地負荷需求。主動配電網(wǎng)借助先進的智能化技術和自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對分布式能源資源的監(jiān)測、管理和優(yōu)化調(diào)度[5-6]。通過實時數(shù)據(jù)采集和智能決策，使得配電網(wǎng)能夠根據(jù)實際負荷和能源供應情況進行動態(tài)調(diào)節(jié)和優(yōu)化運行。主動配電網(wǎng)能夠靈活地適應可再生能源的接入，優(yōu)化配電網(wǎng)結(jié)構，提高清潔能源使用率，實現(xiàn)可持續(xù)能源供應和可持續(xù)發(fā)展的目標。主動配電網(wǎng)還可以通過集成分布式能源資源、智能化控制和自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的靈活管理和運行[7]。

2 主動配電網(wǎng)規(guī)劃架構與模型分析

2.1 主動配電網(wǎng)規(guī)劃架構

主動配電網(wǎng)結(jié)合先進的需求響應技術與自主性對負荷進行綜合治理，可以靈活地控制能源的流動和利用，同時將能源的形式和用戶需求進行整合和適配。主動配電網(wǎng)規(guī)劃架構如圖1 所示?，F(xiàn)階段，為了配電網(wǎng)的規(guī)劃，能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進度會采用綜合協(xié)調(diào)規(guī)劃技術。電源規(guī)劃需要考慮可再生能源產(chǎn)能、地點、布局以及與負荷的匹配情況等因素，通過實時需求響應和自主性負荷綜合管理，達到對負荷有效治理的目標，進而制定合理的可再生能源資源利用方案。具體來說，主動配電網(wǎng)可以根據(jù)用戶的需求和能源供應情況，靈活地調(diào)整能源的流動和利用。通過智能終端設備和通信系統(tǒng)，實時監(jiān)測用戶的能源需求，并根據(jù)需求情況對能源進行調(diào)度和優(yōu)化。同時，主動配電網(wǎng)可以將可再生能源與傳統(tǒng)能源進行耦合和集成，以實現(xiàn)能源的高效利用和優(yōu)化配置。

2.2 主動配電網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化模型

本文以用戶需求和總體成本為導向，旨在實現(xiàn)用戶滿意度最大化的同時確保成本最低。在考慮當前配電網(wǎng)發(fā)展情況的基礎上，結(jié)合并網(wǎng)型微電網(wǎng)、電動汽車充電樁以及常規(guī)用戶的負荷需求響應，明確制定最佳主動配電網(wǎng)規(guī)劃建設方案，包括擴建線路和變電站。如圖2 所示，首先，劃分配電網(wǎng)規(guī)劃區(qū)域，通過對歷史負荷數(shù)據(jù)的分析和預測模型的建立，預測未來一段時間內(nèi)的負荷需求。其次，制定基礎建設規(guī)劃方案。該方案應包括配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構、設備配置、通信與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、智能終端設備等方面的規(guī)劃。再次，利用自主管控技術，針對已確定的初選規(guī)劃方案，通過最小化供電企業(yè)成本，進行負荷優(yōu)化調(diào)度，確保用戶滿意度函數(shù)取得最優(yōu)解。通過精確化的負荷調(diào)度，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。最后，完善規(guī)劃方案，結(jié)合場景規(guī)模、投資規(guī)劃、成本等因素，考慮柔性負荷管控策略，調(diào)整投資分配，確立規(guī)劃方案。

3 主動配電網(wǎng)規(guī)劃方案仿真分析

3.1 仿真場景介紹

本文選取某地區(qū) 10 kV 智能電網(wǎng)骨干線作為研究區(qū)域， 該地占地面積83 km2， 供電面積46.36 km2，用地單價為1.633 萬元/m2。地區(qū)電力網(wǎng)的設備容量為1 200 kW，電力點為10 kV變電所，最大變電負荷為99.71%，容量比為1.85 ～ 2.10，標準變電所額定容量為0.52 MV·A。各變電站之間為主干線，各負荷節(jié)點之間為分支線，主干線模型為JKLYJ-25，線路建設成本為12 萬元/km。每個負載連接節(jié)點之間的現(xiàn)有輸電線路只有一個。節(jié)點負荷和傳輸能力共同決定了單一輸電線路的最大可接受電力供應負荷，線路負荷率為50%。初期計劃建設4 個變電所，一個標準變電所造價為60 萬元，地區(qū)電動車充電所建設耗費成本約為15 萬元，最大充電電力容量達3.12 MW，仿真地區(qū)分布如圖3 所示。圖中PV、ES、WT、EV 分別表示光伏、儲能、風力渦輪機、電動汽車。

由于夏季的配電網(wǎng)負荷狀態(tài)峰谷差距非常明顯，更需要實施配電網(wǎng)規(guī)劃，因此選擇該地區(qū)夏季時刻主要配電網(wǎng)進行規(guī)劃研究，并且主要考慮配電網(wǎng)的基礎建設規(guī)劃和設備配置。通過對配電變壓器、開關設備、線路等的優(yōu)化配置，提高配電網(wǎng)的負荷承受能力和供電可靠性。同時，引入可再生能源和能量存儲技術，從而提高配電網(wǎng)的供電能力和能源利用效率。

3.2 主動配電網(wǎng)規(guī)劃方案

已知該區(qū)域電網(wǎng)供電負荷容量為1 200 kW，共有15 個用電負荷節(jié)點，變電容量需求為10 kV/3 200 kV·A。根據(jù)調(diào)查，充電負荷增大的時間多集中于18 — 21 點，這與人群充電習慣相符合，然而在負荷增加的情況下，日最大用電功率將提高到1 800 kW，目前使用的設備不能匹配客戶的用電需求。因此，提出了主動配電網(wǎng)規(guī)劃方案，如圖4所示。對現(xiàn)有 e2、e3、e4 變電站增容，并且增設 2臺候選變電站 e5、e6；增設新增變電站周圍出線路徑：e5→3、e6→6、e4→e5→e1→e6→e2。新增變電站e5 的電力將通過出線路徑連接到節(jié)點3，新增變電站e6 的電力將通過出線路徑連接到節(jié)點6，而現(xiàn)有變電站e4 的電力將通過出線路徑連接到新增變電站e5，然后連接到變電站e1，接著連接到新增變電站e6，最終連接到變電站e2。該主動配電網(wǎng)規(guī)劃通過對現(xiàn)有變電站增容、增設候選變電站來滿足負荷增加時的用電需求，采用合理的出線路徑來實現(xiàn)電力的傳輸和分配，提高電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性，確保用戶在高負荷時期仍能獲得可靠的電力供應。

4 結(jié)論

新能源互聯(lián)網(wǎng)作為一種高效的能源傳輸方式，對配電網(wǎng)的規(guī)劃和建設提出了更高要求。當前，配電網(wǎng)規(guī)劃方面存在許多問題，如傳統(tǒng)的配電網(wǎng)結(jié)構滯后、新能源接入和性能問題、規(guī)劃不足等，這些問題制約了新能源互聯(lián)網(wǎng)和配電網(wǎng)的發(fā)展。因此，本文以主動配電網(wǎng)內(nèi)用戶的用電需求作為問題關鍵點，提出主動配電網(wǎng)規(guī)劃策略，并進行仿真實驗。仿真結(jié)果表明，該模型能夠有效優(yōu)化配電網(wǎng)的規(guī)劃，增加清潔能源利用率，并且能夠使得電網(wǎng)更科學合理地匹配用戶用電需求。所提方法對于推動可再生能源的接入和提高電網(wǎng)的靈活性具有重要意義。

參考文獻

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