基于优化分区的配电网规划方法初探

2022-09-10

1 引言

近几年来, 大量的研究人员对中压配电网进行了大量的研究与报告, 但是研究方向主要集中在了中压网架重构和优化上面, 并没有对供电分区优化工作过多重视。在《城市中低压配电网改造技术导测》以及《城市电力网规划设计导测》当中都提出城市中压配电网需要依据高压变电所来布点, 其负荷密度和运行管理的需要都应该划分为若干个相对独立的分区配电网。中压配电网在划分时必须要保证每一条线路都有明确的供电范围, 线路之间不能够有交错重叠。基于以上原则对各分区的配电网架做出划分, 并将各分区网架相互联络, 最终形成可靠的网络状结构。

2 优化分区的重要性

按照以往的配电网规划, 在对配电网分区时, 由于没有严格的标准进行指导, 规划时期存在随意性和盲目性, 给城市的电网运行留下了很多的隐患。

在电网运行期间, 负荷分布对于整个电网的经济型和合理性有着很深的影响。通常情况下, 传统的配电网规划出的电网负荷预测只能预测出总供电负荷, 却无法了解负荷的具体增长点。这都是由于缺少科学的分区规划所导致的, 由此也容易出现总体容载高、局部电网轻载、超载等问题, 无法维持良好的供电水平。

进行分区规划可以实现以下几点内容:首先, 可以更全面准确地反映电力需求增长的空间分布;其次, 变电站的布点变得更加科学, 经过优化后的变电站、开关站等高压电源的位置及容载会更加合理, 备用容量也会相应地降低;最后, 在高新区、保税区、大学园区等位置的特殊供电区域供电会更加合理, 有利于后期建设。

3 分区规划的方式

原有的规划方式更多集中在人工规划, 完全凭靠经验估计, 不能够对现有区域进行科学布局。人工规划方式具有更多的主观性, 考虑到的各方面因素也比较少, 规划结果难以最优, 偏差比较大。利用科学的分区方法可以对规划区域依照不同的层次划分, 主要分为两级。分区时按照原则, 一级划分主要以大市政道路及河道等天然屏障为分界标准, 适当的兼顾行政建设。二级划分分为自由分区法、均一网格法以及等负荷分区法三种。

3.1 自由分区法

这种划分方式主要以原有供电网络为基础, 并根据用地性质的不同, 将一级划分区域分为不规则的几个区域, 每一个区域则是一个相对独立的供电中心, 覆盖面达到几平方公里到几十平方公里不等。这种划分方式比较简单, 可以有效利用原有配电网络及相关规划数据。但是其负荷预测比较困难, 选择的预测方法要求也比较高, 主要应用在无需要大规模、大范围调整的区域。

3.2 均一网格法

均一网格法的划分也比较简单, 就是将一级区块依照地理划分为均一大小的网格 (每个网格大小均为1km2) , 然后将不可用面积去除, 只留下二级区块实用面积。在建立仿真运输模型时, 只是依据空间属性进行模糊划分, 目标函数求取所有二级区块的所有类型负荷的用地面积与评分的乘积之和的最大数。代表公示为:

目标函数max∑∑Aijrij

约束条件∑Aij≤ai;∑Aij≤bj;∑Aij≥0

在上述公示当中, Aij代表分配给小区i和j类负荷用地的面积

rij代表小区评分, 即小区i适于类型j的发展程度

ai代表小区的可用面积b

bj代表各类负荷用地的面积预测总量

求解出运输模型后, 最终得出土地的最佳分配范式, 并求得用地的负荷分布。

使用这种方式进行负荷预测, 不会受到现有设备的限制, 通常可用于复杂先进的预测方式, 增长曲线拟合更加好。通过这种方式得到的预测数据也更加准确, 尤其是对负荷中心的用地预测, 可以给变电站的站址及供电范围提供重要数据依据。其缺点在于必须要求整个区域的数据搜集规范、完整、细致, 评分标准也需要加以完善。

3.3 等负荷分区法

这种负荷方法原则是以街区作为最小的负荷块, 选定好核心街区之后, 确定各分区的负荷达到最均匀。并将供电半径作为限制条件, 最终实现相邻街区的合并调整, 实现负荷最优。

求解公示为:Dm=∑Bi (i在βm内选择) 其中, m代表第m个分区;βm代表第m个分区所包含的街区集合;Dm代表该分区的负荷值;求解出该目标函数的最小函数与最大函数的比值, 并令比值尽可能地大。通过这种方式可以确定好核心街区位置、街区合并以及分区调整。这种方法最终可以实现全局优化, 令各个分区的负荷值达到基本平均, 方便减少备用容量, 以及故障之后的负荷转移工作。但是对于大规模的区域规划, 由于计算数据庞大, 得到的变电站地址也就存在局限性, 最终得到的地理位置也就不够理想了。

4 结语

综上所述, 进行优化分区的配电网规划是具有有效性的, 可以帮助解决大规模的城市配电网规划问题, 具有现代城市规划参考价值。进行配电网规划, 应该合理选择规划方法, 实现最佳规划, 确保电力有效供应。

摘要：我国是一个能源消耗大国, 随着可利用资源的逐渐减少, 对于风能、太阳能等可再生能源发电技术的研究也在逐渐深入。但与此同时也给配电网的规划、保护、控制工作带来了新的问题, 为了解决这一问题, 充分发挥配电网消纳可再生能源的能力, 国际大电网会议上提出主动配电网的论述, 希望通过这一理念可以实现主动配电网分区优化。作者针对优化分区和负荷预测的理论做出探究, 希望能够对国内的现代化城市配电网规划工作有参考价值。

关键词：配电网规划,优化分区,负荷预测