考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力

“双碳”目标下,配电网将承载分布式发电、电动汽车、电采暖等低碳技术的大规模应用,面临着承载能力不足、负载不均衡以及电能质量等问题的严峻挑战,而低压台区柔性互联技术被认为是应对上述挑战的有效手段。因此,研究了考虑低压台区柔性互联的配电网最大供电能力(TSC)。首先,给出了考虑台区柔性互联的配电网典型结构以及运行方式,建立了考虑柔性互联设备多端口潮流灵活分配、负荷多级转供的配电网TSC模型;其次,针对所提TSC模型的非线性非凸特征,提出了基于分支定界算法的模型求解方法;然后,计算了实际台区柔性互联配电网算例的TSC,并进行N-1安全性校验;最后,观测了不同低压柔性互联设备容量下TSC数值的变化规律,给出了台区柔性互联配电网的规划运行建议,为低压台区柔性互联技术在配电网的大规模应用提供了理论基础。     

基于TSC的馈线接入用户容量计算方法

基于配电网最大供电能力理论(Total Supply Capability,TSC)提出了一种新的馈线接入用户容量计算方法。首先,介绍了TSC理论的基本知识,给出了其数学模型和求解方法。其次,根据TSC计算结果进一步得到馈线10 kV侧的可接入容量以及不合理馈线段的调整方案。然后,对已知负荷分布及其0.4 kV侧变压器容量进行分析,计算得到10 kV侧负荷大小到0.4 kV侧配变容量的折算系数,并基于折算系数得到各馈线用户侧的接入配变容量。最后,通过算例验证了所提方法的有效性。基于TSC理论确定馈线接入用户容量,能够在保证N-1安全准则前提下充分利用配电网最大供电能力,为供电企业科学开展业扩工作提供了理论依据和辅助参考。     

基于最大供电能力的智能配电网规划与运行新思路

探讨了智能电网背景下的配电网建设规划和运行新模式,提出了配电系统高效规划建设与运行的理念。首先,指出快速网络转供能力是未来智能配电网一个新的边界条件,并介绍了计及该边界条件的供电能力理论。然后,在此基础上对目前中国配电网发展面临的问题进行了探讨:大量建设改造后的配电网具备很大的供电能力挖掘空间,通过网架优化能达到降低容载比和大量节约电网投资的效果;配电自动化等二次系统投资的主要效益在于提高一次系统的利用率;复杂的联络配电网络存在简化的必要性和可行性;网架结构和导线型号在标准化的同时也应具有个性化特点;智能配电网调度运行的发展方向是建立基于安全监视、报警、控制及优化安全框架的高效运行体系。最后,提出了适用于成熟配电网的基于供电能力优化的新规划思路,并给出示例。其特点是优先利用已有网络消纳新增负荷,其次再考虑新增变电容量。     

基于最大供电能力的中压电缆网络优化

城市配电网络结构优化对配电网供电能力和设备利用率具有重要的影响。基于"N-1"安全准则,对配电网负荷转供能力进行研究,提出了一种配电网供电能力的计算方法。定义了区域配电网最大供电能力,以配电网络年综合投资成本最小为目标函数,以最大供电能力、变电容量释放和变电站间联络等为约束,建立了开关站供电模式的中压电缆网络优化规划模型,采用数学软件包进行求解。算例验证了算法和模型的有效性,与常规配电网优化规划结果相比,供电能力和经济效益得到了明显的改善。     

配电网最大供电能力模型解的性质

从数学角度对配电网最大供电能力(TSC)模型解的性质进行了研究。首先,将TSC模型推导为线性规划模型的一般形式,阐述其数学含义与物理意义。其次,分别给出TSC模型无解与唯一解时参数条件的数学表达式,得到实际配电网的TSC模型总是存在无穷多解的结论。为进一步找出众多解中易于在实际配电网中实现的解,针对TSC解的主变压器负载率均衡度进行分析,总结归纳出达到负载较均衡时的配电网联络与主变压器容量的匹配条件。最后,通过算例验证了结论的有效性。     

面向最大供电能力提升的配电网优化规划方法

为了充分提高配电网的效率,研究基于最大供电能力的配电网线路优化规划。首先,结合当前的负荷分布和负荷预测,采用重复潮流法计算最大供电能力;其次,通过分析限制配电网供电能力提升的主要因素,提出了优化规划手段,并以此建立了多目标优化规划模型,采用非支配排序遗传算法进行求解;最后,通过算例分析验证了所提方法的有效性。该方法通过改善配电网中负荷的分布来提高配电网的供电能力,达到了以较小成本消纳新增负荷的目的。     

配电网供电能力曲线的数学模型与形成机理

配电网完整的供电能力呈一条曲线(TSC曲线),曲线点的值是严格安全边界点总负荷,大部分曲线点相对最大供电能力(total supply capability,TSC)下降。该文基于数学模型揭示TSC曲线的形成机理。首先,提出TSC曲线的数学模型。其次,基于数学模型发现了交叉机理:等式约束间的交叉量引起了等式约束和式的冗余,冗余量的增加导致边界点总负荷减小,即TSC曲线下降。然后,推导出交叉机理公式以计算下降量,进一步还得到交叉机理的物理意义:最小冗余对应TSC,是最优备用方案;冗余量与最小冗余之差是普通备用方案相对最优备用方案的容量浪费。最后,分别针对典型接线模式和配电网算例验证了交叉机理,还与现有文献的备用机理和分配机理对比。备用/分配机理从N-1备用转带过程出发,交叉机理从数学模型出发,机理解释更为简洁。     

电压约束及网损对配电网最大供电能力计算的影响

目前计算配电网大供电能力(TSC)的模型法与解析法均未计及电压约束和网损。文中利用配电网潮流计算研究了电压约束和网损对TSC计算结果的影响。首先,给出了基于潮流计算的配电网N-1安全校验方法,能精确计及网损、电压约束和调压措施。然后对TSC计算在有无考虑电压约束以及分别或同时考虑两种调压措施共5种场景下的TSC结果进行对比验证。结果表明,当前文献方法得到的TSC值偏大。网损对TSC的影响不可忽略,原因是N-1发生负荷转带后由于供电路径变长,其末端电压过低以及网损比正常运行时变大。计及调压措施后,电压约束也会使TSC值减小,除馈线过长或无载调压情况外其影响可以忽略。     

变电容载比与下一级中压配电网络关系的量化分析

变电容载比是配电网规划的重要指标,现有导则指出,下级配电网络较强时容载比可取低,但未提供量化分析方法,为此提出了一种基于最大供电能力(total supply capability,TSC)的容载比与下级中压配电网络关系的量化分析方法。在同时考虑变电站内主变转带和下级网络转带的情况下,TSC理论能够计算一个配电网满足"N-1"安全准则条件下的最大负荷供应能力。研究了网络不同强弱时的容载比数据,并通过改变馈线容量、联络位置和联络规模来探究容载比与网络强弱的关系以及容载比的变化范围,得到了容载比取低的量化结论与推荐建议,丰富和发展了现有的规划导则。     

基于提高供电能力的配电网协调规划研究

针对城市中压配电网存在的供电瓶颈以及未考虑多电压等级协同供电不足的问题,构建了配电系统供电能力计算模型,在配电网供电能力计算模型的基础上构建配电网典型供电模型。通过分析主变N-1原则校验及过载主变负荷二次转供过程,得到主变所能提供的最大负荷以及不同典型供电模型下的主变出线数、站间所需联络点数、主变和线路负载率等网络供电能力关键指标,给出了城市中压配电网的最大供电能力,并制定典型供电方案,通过具体技术指标来指导配电网规划建设工作。