计及光伏电源的配电网规划研究
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计及光伏电源的配电网规划研究
关键词：光伏电源；配电网；规划
引言
目前，随着环境污染和资源危机的加剧，人们对能量的需求越来越大，而光电具有变化小、参与面广、生态效益高等特点。考虑到太阳能的随机性、可变性和不稳定性，在配电网规划过程中有效地解决了这一问题，为未来配电网大规模利用太阳能提供了新的思路和方法。
一、计及光伏电源配电网规划
配电系统为分散式电力系统，与小用户相邻，可独立发电。分布式电源通常在几千瓦到50兆瓦之间。分散能源包括可再生能源和不可再生能源[1]。用于能源生产的可再生能源包括风能、太阳能、地热能、海洋能等。分散的和不可再生的能源包括内燃机、燃料电池、微型燃气轮机等。小型光伏发电机作为一种分散发电方式，在清洁、丰富的能源生产过程中受到了广泛关注。目前，国内外许多学者都在研究分散式配电网的规划，但这种配电网规划很少。本文光伏发电为可选分散电源，分析了配电网规划中可再生能源分布的不确定性因素，以及中风对风险管理和太阳能利用随机性的影响。利用有限容量，建立了配电网规划模型。我们研究分散在孤立网络中的风电场和其他发电机的最佳位置。考虑风能和太阳能的随机性，风速对风力发电机生产的影响，光照强度、温度、环境和风速对太阳能发电机生产的影响，以及燃气轮机发动机的环境成本，设计了内燃机燃料电池和微电网的优化布置方案。它用于反映太阳负荷、扩散和风的不确定性。规划理论被用于风力配电网和光电配电网的规划，但本研究没有讨论光电产品的断裂问题。如果光伏电源的功率为零，则必须将能量转移到普通电厂或其他电厂的负载上。如果线路容量不大，线路可能超载。此外，如果未考虑可能导致节点电压波动的光伏和风能的随机性。另一方面，我们忽略了不同类型的分布式发电机之间的差异，并假设分布式发电机的性能是可以控制的。这种方法不适用于规划结果，因为它没有考虑不确定性。在目前情况下，这种方法不再适用。
二、配电网规划模型
基于网络分析和未来负荷预测的网络规划，考虑能源质量和未来能源，寻找可能的来源、路线和模型、连接方法，以及变电站的位置和容量。作为最可接受的改造方案，最大限度地降低配电网的建设和运营成本。功能模块包括配电网规划和负荷预测的详细信息。区域配电、电缆管道切割规划、成本估算、电气和可靠性参数计算、无功功率计划、继电保护计划、通信和自动化计划、经济分析、配电可靠性评估、优化和年度布局比较。目前，配电网的原理图规划、短路和分析可概括为三个方面：配电网规划一般包括变电站选址、电网规划和容量规划。
三、光伏发电工作方式
独立的光电站与公共电网之间没有直接联系。公共电网提供基本的生活和能源供应，主要是在远离其应用的非能源部门。例如，偏远的农村地区、草原、岛屿、沙漠和山区都有通讯站和气象站等特殊设施。此外，边境站还配备了独立的太阳能系统，可分为四类：无电池直接发电厂、直流系统、混合直流系统和市政辅助太阳能系统。
四、并网运行光伏发电系统
并网光伏发现系统是指将连续的太阳能电流转换为所需的交流电，并与之直接连接的太阳能系统[2]。与太阳能相连的电力系统可分为大型集中配电系统和小型配电系统。大型集中式光电综合体开发应用系统主要建设在沙漠地区，它与通过综合分销向消费者提供能源的主要网络直接相连。然而，这样一个系统需要大量的投资、更大的面积、更长的建设项目和复杂的管理模块。微型太阳能系统连接到一个分散的网络，可以直接分配到家庭。能量过剩或不足必须由电源控制，与大型太阳能发电厂相比，该系统的投资有限。在电力系统上运行的光电系统具有容量小、周期短的优点。
五、计及光伏电源配电网规划阶段步骤分析 太阳能的生产取决于许多因素，尤其是天气条件。在雨天、阴天和下雪天，太阳能功率明显低于额定功率。因为太阳被云遮住了，如果云层突然阻挡太阳，太阳能生产将增长得更快。因此，光伏发电是不可持续和偶然的，地球自转意味着太阳能具有“白天有能源，晚上没有能源”的间歇性。由于太阳能的不稳定性、随机性和间歇性，与电网的融合将影响电网的运行，其影响程度与其位置和容量密切相关。太阳能有一个“白天存在，晚上不存在”的缺口。因此，以往的点网络规划方法不能用于配电网规划，本文采用“第一配电网”的概念来规划配电网。
光伏和光伏电源生产和分配系统的规划阶段包括：（1）收集和分析原始数据；包括能源消耗、用户能源需求、现有能源供应条件、负荷分布、区域环境条件、国家政策等。（2）负荷预测；包括用户在预期水平和网络上所需的能量。（3） 在负荷预测的基础上，建立了配电网规划的数学模型，优化了配电网规划算法，确保配电网满足最大负荷要求。（4） 根据实际环境条件，光伏发电预计将在负荷预测基础上收集的配电网中进行。本文研究了两种获取光电能的方法：利用纯光电能和考虑平面内的随机输出，另一种是带电池的光电电源。（5） 为了找到更有效的解决方案，在全局混沌评估的第四阶段对两个接入系统的光电规划方案进行了评估。
六、计及分布式电源配电网规划与管理
当配电网连接到分布式电源时，最大的区别是设备没有电源。为了配合配电网设备的定期维护，用户计划采用以下新的停电负荷转移公式。
示例1：关机区域不包含分布式电源，并且有一个连接开关来连接其他电源。在这种情况下，如果满足电网、配电网和辐射运动的限制，可以通过操作接触器直接移动负载。
示例2：安装区域有一个分布式电源，将开关连接到其他10kV插座。为了改善能源部门的经济状况，有必要转向根据常规能源生产计划提供能源生产的配电网。只有当配电网中的其他电源不能完全切换到极限负荷时，才应考虑增加功率。
七、光伏电源的规划数学模型 光伏电源的规划模型有两种：第一种是确定性规划模型，第二种是随机规划模型。利用光伏作为电源并将其与传统能源连接是规划的决定性因素之一。因此，传统的配电网数学模型可以在此基础上继续，整个规划模型可以在没有实质性变化的情况下完成。随机模型主要考虑配电网中与光供电相关的不确定性因素，光电供电改变传统配电网的电压和电容，增加每个节点的功率，改变电流。因此，使用本身是非常不确定的。
（一）确定性规划模型
所建立的模型符合环境保护和经济效益最大化的原则。主要原因是该数学模型可以降低规划成本，满足系统能量平衡的极限水平，适应频率和功率的变化，降低模型规划的难度，更有效地完成原电网的太阳能利用，确定性模型通常用于分散发电的规划[3]。
（二）随机规划模型
随机规划模型主要用于太阳能在不确定性条件下的完整数学模型。当太阳能连接到配电网时，现有配电网的运行将不确定、中断和不可预测，这些问题反映在目前使用的随机模型中，这种情况类似于考虑电力系统安全和可靠性约束的初始确定性规划模型。
结语
分布式太阳能具有周期性、连续供电的特点，配电网和配电网的接入从传统的单极辐射网络切换到更复杂的多极系统。分布式太阳能配电网的接入将影响配电网的各个方面，网络终端的数量将影响太阳能在分布式发电中的应用，研究人员必须控制副作用，降低效率，最大限度地利用能源。
参考文献
[1]路怡. 含光伏电源配电网的无功优化研究[D].浙江大学,2021.
[2]冯海潮. 含光伏电源配电网的无功电压优化策略研究[D].燕山大学,2020.
[3]杨博宇. 含分布式电源配电网电压无功优化控制研究[D].吉林大学,2020.
