3.3网损的计算和分析
欧洲某些电网企业因追求利益最大化而推迟对电网基础设施的投资,这对降低网络损耗是不利的。为了扭转这种趋势,一些国家采取了新的监管指令,按照网损的减少或增加对配电系统运营商给予相应的奖励和惩罚。
配电部门的特点各异,因而在降损方面的潜在需求也各异,文献[26]研究了设置合理降损目标的方法。文中降损目标并非一个固定的值,而是采用所谓数据包络分析(dataenvelopmentanalysis)方法根据电力部门与其他同行相比的效率高低来确定;其背后的思想是:如果网损造成一个配电公司的效率低下,那么应强制其降损,但需根据其管辖区域的特征而定,不能设置一个不合理的目标。
在测量数据不足时可通过减少计算次数来简化大规模配电系统的网损评估过程。文献[27]介绍了不同的网损计算方法,这些方法无需掌握详细的网络模型和负荷测量值,而是利用一年中不同阶段负荷模式的行为特征;这些方法也无需掌握低压网损的特性,而是根据某个具体的中压/低压配变站和所接负荷的特征推知低压网络的网损期望值。类似地,文献[28]提出了一种基于计量经济学方法的网损预测方法。根据预计的电能增加情况,无需对网络模型进行潮流计算即可预测配电网络中的用电情况和网损。论文指出,对于中、低压网络的整体损耗而言,用此计量经济模型评估网损可获得与潮流解一样良好的精度。
以网损最小为目标构建优化模型,可以实现不同的配电网规划和运行要求。文献[29]在保证网损和馈线之间的电流不平衡最小以及电压分布性能最优的前提下,基于选择性粒子群算法构建中压配电网的最佳拓扑结构。将此优化方法应用于乌克兰Mariupol地区一个实际的6kV网络(包含284条支路和274个节点),功率损耗由7.4%减少至6.2%,年电能损耗由5%减少至4.2%,最小节点电压则由0.79p.u.增加至0.88p.u.。
除了技术分析,还必须对降损技术进行经济性比较。文献[30]对实施于英国南部Wight岛11kV配电网络的降损措施进行了可行性研究和成本效益分析,这些措施包括配置储能、网络电压升级、网络自动重构或降压节能等。算例分析结果显示,使网损最小的方案是变压器自动切换,或变压器自动切换配合网络闭环运行。
4结语
智能配电网具有传统电网所没有的灵活性和适应性,未来配电管理的新模式就是在遵守网络约束的条件下进行运行优化,并根据预定义的规则对运行状态进行适当修正。在这一模式中,必须考虑在发生计划事件或非计划事件时系统的灵活性,并提出相应的策略,以避免在配电网规划中预留过大的设备容量裕度。这些都离不开科学合理的规划方法和工具。
本文基于CIRED2015-S5中的相关内容,从负荷的模拟和预测、网络建模和表示方法、电气计算和分析3个方面总结了当前智能配电网规划的主要方法与工具的研究现状。通过这些规划的方法和工具,即可以实现智能配电网现有资产的更有效利用以及可再生能源更合理消纳的目标。
未来智能配电网规划方法研究应主要侧重以下方向:①开发合适的(随机)负荷/发电模型。考虑与规划相关的运行情况,建立能够表征不确定性的详细模型,从而提高智能配电网的运行效率和供电可靠性。②提高电动汽车、储能装置等多元化负荷在智能配电网中的占比,并制定相应的规划方法、标准和安全管理条例。③在智能配电网规划中结合智能配电市场的组织方式,实现信息通信系统与实际配电网的无缝集成。
建设智能配电网是满足日益增长的用电需求、实现能源高效利用和促进节能减排的重要举措,而其中关键的一环就是提高电力系统的运行效率,不仅要从元件的角度降低电气设备的运行损耗,还要从系统的角度减少能源分配过程中所发生的损耗。如何合理地提高系统级与元件级的运行效率,提高系统规划与运行的灵活性,将是本系列文章之五重点研究的问题。