在可持续发展观念的深刻影响下,当前社会对可再生能源的高效化应用表现出了高度关注。在各个能源系统交互程度日益提高的同时,人们也对传统能源系统在资源优化配置上的缺陷产生了新的认识。若是只将目光放在单一能源的规划利用上,就很有可能导致各能源系统间的协调性受到消极影响。在这种情况下,促进电、气、热等常见能源系统有机耦合就显得尤为重要,这将在很大程度上促进能源系统的优化配置,从而为社会整体的发展提供更加可靠的能源支持。基于此,以下将从交通系统、天然气系统和分布式电源等方向进行电力规划方面的分析,以求为配电网规划的研究和改善提供现实依据。
1电力与交通系统交互下的配电网规划
随着电动汽车用户规模的不断扩大,电力系统和交通系统的耦合点也会越来越多,包含电动汽车的交通系统势必会成为综合能源背景下配电网规划的重要部分。结合电动汽车的用电特征可以认识到,电动汽车的聚集性充电将会在短时间内造成局部地区符合紧张,尤其是电启动汽车充电高峰期会直接加剧配电网负担。由此可见,在交通系统能源使用状况变化的基础上,重新规划电网就显得很有必要。在规划过程中要充分考虑电动汽车运行特性,为充电站的选址制定合理的方案,用户充电习惯、充电时间分布等都是需要妥善考虑的内容。在含电动汽车的交通系统配电网规划中,目标层的设计包含对配电网经济性、安全性与可靠性的要求。对于用户来说,应当表现出充电的经济性和便捷性,最后再兼顾到变电站和布局合理性;约束层的设计主要变现为对配电网和充电设施的约束,其中的主要参数共包括容量、电气和电流。至于充换电设备就需要对车流量、道路交通和服务范围等因素进行考量。尤其需要注意的是V2G模式要对热稳定和母线短路电流等参数进行约束;算法层涵盖充电站的建设、使用、维护各个方面,在多种算法的协同作用下,目标函数最优解将转化到配电网规划中。总的来说,电动汽车行业的繁荣发展是可预见的,所以电动汽车充电站必然会对综合能源背景下的电网规划产生影响。有关规划部门应当及时对电动汽车V2G特征进行深入研究,以此实现多目标、多约束的规划需要。
2电-气联合系统的规划分析
2.1电-气联合系统的发展
天然气发电厂的建设投入比较低,且在在经济效益和环境效益方面都有着突出的优势。在综合能源系统当中,天然气发电灵活的特征可以发挥良好的调节作用,以此达到调峰的目的。此外,天然气在储存方面也比较便利,无论是现代能源还是未来使用能源中,天然气都会在很长一段时间内扮演重要的角色。
2.2电-气联合系统的协调规划
在配电网的规划中,降低投资和运营成本无疑是最主要的部分,综合电-气联合系统的配电网规划应对天然气的各个基础设施进行建模,例如气井、管道和储气库等,然后再从然气和电力系统供应的角度出发,逐步拓宽区域和运营计划。值得一提的是,电转气技术的成熟与应用促进了电-气能源系统的有机结合。电转气技术指的是利用水电解生成氢气和氧气的原理,将氢气加工成甲烷。经由电转气技术生产的甲烷与开采、加工后的天然气几乎没有区别,可以直接应用、运输或存储。当前电转气的转化效率已经可以达到百分之六十以上,在电转气技技术为基础的电-气混合能源系统贵规划中要对发电机设备和电转气设备的选址定容作出有效求解,才能有效完善电-气系统的配电网规划。
2.3联合系统的协调规划
冷热电联供多使用燃料发电的余热烟气实现供暖或供热,从而在同一时间内为用户提供两种以上的能源供给。众所周知,人们的能源的使用不会在每个时间段都相同,而是会随时间变化而变化,所以很多能源系统都存在供给峰谷交错的状况。在这种情况下,电-气-热联合系统的有效交互无疑发挥了积极作用。在实际生产中,多余的电能将被应用供暖,或者是转化为热能后直接储存。当用电高峰期来临时,蓄热装置存储的热能就可以进行供电,从而缓解用电高峰期的电力不足,短时间负载过大的问题。对于整个能源系统的资源配置来说,联合系统的协调规划无疑有着重要意义。在电-气-热联合系统中,分时能源价格和冷、热能源的电负荷需求是必须关注的两个部分,所以在规划要将这两者及其他维修费用、运行费用共同构建混合整形非线性规划模型,然后再借助障碍算法、分支定界法求解,最终获得对系统规划的正确认识。在热网模型的多区域综合能源系统协同规划,应建立CCHP系统在内的线性规划模型,以此实现对节点流量的平衡、热损平衡的约束。当然,现今还有很多联合系统规划只是简单地从独立型CCHP系统配置入手,忽略了冷热电能需求的时间,最终还是导致系统整体效率不理想。所以说,在电-气-热的联合规划中,既要考虑各种能源类型的特征和互补性,也要对能源系统间的供需互补有准确的理解,否则就会因为认识局限性导致电网规划模型产生缺陷。
3电力-分布式电源系统的配电网规划
3.1分布式电源的简要分析
分布式电源指的是适应环境的小型发电系统,这类系统通常分布在住户附近,利用太阳能、风能等多种能源类型进行发电。分布式电源是电网规划不容忽视的存在,然而分布式电源的随机性和不稳定性的因素也在很大程度上对配电网的规划产生了不利影响,即配电网可能因为分布式电源的不确定性因素出现耕读偶的故障问题和协调控制问题。不过考虑到能源属性和环境效益,配电网规划中还是需要保持足够重视。至于分布式电源有关的配电网的规划,利用效率要高。经济性和稳定性。
3.2合理规划分布式电源的配电网
分布式发电机的配置问题就在于电源供能的不稳定性和动态负荷,所以分布式电源的配电网规划需要考虑到继电保护、电压稳定等因素,否则就难以兼顾环境效益和经济效益的要求。实际运行中,分布式电源的接入会导致配电网运行发生变化,由单电源转变成多电源,这样就会直接影响网络损耗和节点电压。考虑到这种运行特征,传统的配电网规划显然已经无法适应需要,研究适应分布式电流源的配电网规划就显得极为重要。以智能体遗传算法为主体的经济型配电网规划模型可以将建设、运行成本当作目标函数,然后利用算法对电源位置和容量进行合理选址,最终实现优化配电网架构的目标。分布式电源的优越性毋庸置疑,当分布式电源大规模介入后,配电网的功能也将发生巨大转变。在分配式电源接入配电网时,应当兼顾好单一规划与综合规划的关系,对DG安装位置进行优化调整,促进配电网全局规划的改善。
4结束语
综上所述,配电网的功能必将从电能配送发展为多种能源相互转换、利用的新型配电网。在充分考虑交通系统、天然气系统和分布式电源的情况下,相信综合能源下的配电网规划会向着全面、协调的方向发展,从而在综合能源系统中创造更多的经济效益和环境效益。
参考文献:
[1]孙充勃,李敬如,罗凤章,等.考虑分布式电源接入的配电系统典型算例设计[J].电力建设,2020,41(10):47-62.
[2]盛万兴,段青,王良,等.基于多代理协调机制的能量路由器群组与配电网综合规划[J].高电压技术,2020(10):1-15.
[3]周炳华,姚海燕,崔金栋,等.能源互联网视角下对配电网规划的影响分析与对策建议研究[J].科技创新与应用,2020(31):126-127.