计及配电网节点_支路边际容量成本的分布式电源规划.pdf

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1、第３４卷第２１期Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．２１２０１０年１１月１０日Ｎｏｖ．１０，２０１０计及配电网节点／支路边际容量成本的分布式电源规划任龙霞，雷金勇，甘德强（浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市３１００２７）摘要：随着越来越多的分布式电源（ＤＧ）接入配电网，必须协调好配电网规划与ＤＧ配置之间的关系。通过引入节点灵敏度系数矩阵和单位负荷增量成本矩阵，提出了能够计及无功影响的配电网节点／支路边际容量成本模型及其计算方法，并应用于分析ＤＧ并网对网络容量紧张程度的影响。采用节点／支路边际容量成本变化量指标评估和量化ＤＧ起到的延缓网络升级扩容的

2、作用，讨论了基于变化量指标的用户自备和电网公司所有２种产权形式的ＤＧ规划，重点介绍了电网公司产权的ＤＧ优化配置模型和算法。算例仿真中，考虑了不同的ＤＧ功率因数、并网容量和接入位置以及不同的配电网负荷水平等各种场景，得到了一些有益的结论。关键词：分布式电源；电源规划；节点／支路边际容量成本；增容延缓；配电网０引言络剩余输电容量，忽略了系统网损，不能计及无功功率传输的影响。目前的分布式电源（ＤＧ）规划目标主要以投资在文献［９］和文献［１１］研究工作的基础上，本文运营费用等成本指标为主，可靠性、安全性和环保性建立了能够综合反映无功潮流

3、影响的基于支路电流指标为辅（或作为低权重系数的子目标，或作为约束和交流潮流的ＬＭＣＣ模型，提出了更适合于评价条件处理），很少考虑到网络设备的利用率和充裕ＤＧ容量效益的支路边际容量成本（ＢＭＣＣ）的概念［１－８］度。可能的情况是：ＤＧ并网运行降低了现有某和定义，分析量化了ＤＧ对配电网ＬＭＣＣ和ＢＭＣＣ些供电设备的利用率，从而降低了电力公司的投资的影响，初步探讨了以ＬＭＣＣ为方向指标的ＤＧ规效益，相当于提高了设备成本。若这些分布式发电划。系统部分或全部由电力公司投资，将积累更多的沉没成本。如何利用分布式发电技术实现资源的优化１基于交

4、流潮流的配电网ＬＭＣＣ计算模型配置、提高供电容量的利用效率、实现配电网的经济以图１的配电线路为例进行定义说明。运行，是新形势下的电网规划必须密切关注的问题。而寻找能够真实反映节点容量紧张程度或线路负载严重程度的指标是需解决的首要问题。文献［９］提出了节点长期增量成本（ＬＲＩＣ）的概念和定义。节点ＬＲＩＣ不但能有效反映节点容量的充裕程度和输配电线路的利用水平（剩余容量），还可识别负荷与电源点之间的功率传输距离，在输／配电网的节点电图１放射状配电馈线示意图（不含ＤＧ）价制定中具有良好的前景［１０］。文献［１１］和文献Ｆｉｇ．１Ａｎｅ

5、ｘａｍｐｌｅｏｆｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｅｅｄｅｒｗｉｔｈｏｕｔＤＧ［１２］将节点ＬＲＩＣ应用于含ＤＧ的配电网扩容规划，所提出的配电网节点边际容量成本（ＬＭＣＣ）在１．１节点灵敏度系数矩阵数学原理上与节点ＬＲＩＣ是一致的。节点ＬＲＩＣ和假设负荷的增长方式均为恒功率因数增加，则ＬＭＣＣ均刻画了节点单位功率增加／减小引起的设节点ｉ的负荷增加对支路ｋ电流Ｉｋ增大的支持水备扩容投资提前／推迟所产生的成本／收益，扩容设平可采用灵敏度系数γｉｋ表示：备涉及到负责该节点注入功率传送的线路、开关和γＩｋ（１）ｉｋ＝变压器等。然而

6、，节点ＬＲＩＣ和ＬＭＣＣ均基于直流Ｐｄｉ潮流计算，以支路有功功率描述线路负载水平和网对于放射状的配电网络，节点ｉ的负荷变化只对支持该负荷供电的支路（包括线路和变压器支路）电流有影响，因此，灵敏度矩阵γ是一个稀疏矩阵。收稿日期：２０１０－０４－２４；修回日期：２０１０－０７－２９。γｉｋ不仅表征了节点ｉ的有功变化，而且囊括了无功—３４—·学术研究·任龙霞，等计及配电网节点／支路边际容量成本的分布式电源规划＊波动的影响。显然，γ与网络负荷分布有关，γ并不τｉｋｋｃａｐ＊）δ（ｔ）ｄｔ＝Ｉ＊（９）∑γｉｋ（Ｐｄｉｋ－Ｉｋ是常矩阵，可

7、用下式表示：∫０ｉ∈Ｎｋγ式中：Ｉ＊为支路ｋ在网络负荷分布矩阵Ｐ＊下的电ｉｋ＝γｉｋ（Ｐｄ）（２）ｋｄ式中：矩阵Ｐｄ表征网络负荷分布情况。流值。新的增容时间点τ＊同样可通过附录Ａ图Ａ１１．２支路电流变化量ｋ其他节点上的负荷波动也可能影响支路ｋ的电的两分法计算得到，进而由式（７）或式（８）得到支路流变化，如图１中的节点ｊ和节点ｍ，因此，支路ｋ＊。ｋ新的增容投资折现值ＶＰｋ的电流变化可采用下式表示：１．５．２单位负荷增量成本系数网络设备的增容时间点不尽相同，其单位负荷ｄＩｋ＝∑γｉｋ（Ｐｄ）ｄＰｄｉ（３）ｉ∈Ｎｋ增量成本也不同，为便

8、于比较和计算，可采用等年值式中：Ｎｋ为需利用支路ｋ进行功率传输的负荷节点表示。因此，节点ｉ对支路ｋ的单位负荷增量成本集，对图１来说，除了根节点ｎ外，其余的节点负荷ＣＩ，ｋｉ为：功率（如果存在）都需流经支路ｋ。＊ΔＶＰｋＶＰｋ－ＶＰｋＣＩ，ｋｉ＝ＲＡＰ＝ＲＡＰ（１