面向可再生能源的配电网规划与运行优化研究

贵州龙源新能源有限公司 魏 宇

1 引言

随着社会不断发展，我国电网运作的负荷也在日益增加。因此，如何有效提高配电网的高效运作以及实现配电网的长久稳定发展，已成为当前电力行业亟待解决的工作任务。所以，大力发展配电网可再生能源相关技术，并运用科学化的方法进行合理规划，能够确保配电网为用户提供高效、持续、稳定的电力供应[1]。

2 案例分析

2.1 项目概况

本项目为10kV 配电网，2回10kV 进线电源，互为备用运行方式。母线下有500kVA 变压器1台，315kW 消防水泵1台。本期装设10kV 并联电容器4×8Mvar 及4×6Mvar 并联电抗器，远景装设6×8Mvar 电容器及6×6Mvar 电抗器。本期配置2台接地变、消弧线圈，分别接于10kV I 段、II 段母线；本项目配电网总变容量为315kVA。

2.2 可再生能源类型

风能发电技术相比其他的可再生能源发电技术而言，有着更加多方面的优势特征，即绿色环保、效益高、适应范围广等。目前，我国陆上风能发电机装机容量已达1500～2000kW，占可再生能源发电机装机容量的75.5%左右。基于可再生能源的风力发电技术类型需要根据容量而定，主要包括小型风力发电机、中型风力发电机、大型风力发电机以及特大型风力发电机等类型。不同类型的发电机都具有各自的特点，其中发电机的桨叶越长就表示其容量越大[2]。除此之外，还可以根据发电机的实际转速类型，将其分为恒速机、变速机以及多态定速机等不同类型。风能发电装置主要包括由发电机、塔架以及基座这三部分共同组成。其中，塔架和基座是整个装置的核心部分。塔架的上方是由桨叶片和旋转毂构建而成的变桨系统，桨叶片通常采用的是质量小、强度高、防腐的高分子复合材料，从而能够将风能转化为机械能。塔架是整个风能发电装置的中心，其主要是起到支撑作用。该装置主要是通过塔架内部的电缆进行输配电，进一步将风能转化成为电能供配电网使用。风能发电装置如图1所示。

图1 风能发电装置

2.3 关键技术

一是风能发电机控制技术。风能发电技术是属于并网技术，通过利用并网中的双馈机、双速异步机、变速异步发电机等设备来实现电网发电[3]。此外，为了能够使风能发电机中的并网技术能够发挥出最大的作用效果，可以将模糊控制技术应用于并网中，确保风能发电机的并网转速与功率能够保持最佳水平。与此同时，通过神经网络的调整来控制桨叶的间距，从而能够有效提高风能发电机在配电网中的作用，进一步提升配电网输配电质量。

二是无功电压控制技术。为了保证风能发电技术在配电网中的运行效率，还需要在其发电装置内部配置无功补偿装置，通过借助该装置设备，能够使风能发电有效实现动态补偿功能，从而达到无功电压控制目的。通过无功电压控制技术还能够有效较少出现输送功率不稳定情况，进一步优化配电网输配电环境。

三是大数据分析技术。应用大数据分析技术能够将采集到的海量可再生能源发电信息，通过数据清洗、挖掘等方式，进一步实现对电力数据的预处理，并从中挖掘出可用的电力数据，明确其应用价值，而该步骤也是提取风能发电的波动特性和关键影响因素，能够为其电力评估和精确预测提供有效的数据支撑。

2.4 数据采集

基于当前大数据、互联网等技术背景下，为配电网中的风能发电配置传感器设备监测可再生能源机组的工作状态、电力数据信息以及发电机组检修提供可靠的数据支持。例如：可再生能源发电的电力信息数据采集方式一般分为直采与间采。前者是通过终端传感器装置来采集电力信息，然后通过网络层上传配电网的电流、电压、功率以及电量等电力数据至调度系统，如图2所示。通过此种采集方式的电力数据具备准确率高、实时性强等优点。

图2 可再生能源电力数据采集场景

2.5 数据处理

可再生能源的配电网电力数据，将经过有线和无线网络传输到对应的通信管理平台中进行统一数据处理，如图3所示。在物联网的末端设备汇集点处搭建智能边缘代理，然后再同时接入多个业务终端，实现本地和远程网络的通信，同时也能够进行边缘信息数据的存储与计算。配电网中的物联网作为信息流的主要载体，可以通过区块链技术来确保整个电力数据传输的稳定、可靠性，而对于数据的保密性，则需要采用单独的加密技术来确保其安全性。

图3 电力信息数据的传输与处理

对数据处理而言，由于可再生能源发电信息具有的相似性特点，因此需要综合考虑并制定统一化的数据采集模式，才能保障电力信息数据的存储、传输以及读写效率。配电网中的传感设备类型众多，与电力物联网之间可能会产生多源异构的数据，因此需要对这部分电力信息数据进行挖掘，在确保信息数据的特征下，进一步降低电力数据的冗余和处理难度。

2.6 效益分析

可再生能源应用于配电网建设中，能够促进配电网的调度运行更加安全、可靠、稳定，同时使得电力数据处理更加迅速，能够带来十分可观的经济效益和社会效益。可再生能源配电网中的AVC 模块能够实时监测电网电压，实现对电网电压进行智能化调整，从而有效提高电网调度专员工作效率；应用可再生能源技术能够有效减少电网设备故障问题，尽可能地缩短调故障处理时间，降低故障成本。由此可见，该技术的应用不仅具备较高的推广价值，同时也创造了良好的社会效益。可再生能源配电网框架如图4所示。

3 运行优化

3.1 布置科学配电网络

针对配电网络的布设之前，需要对整个施工现场的情况进行详细勘查，然后根据现场所记录的信息数据进行全方面的布控和分析。针对实际施工过程中可能会出现的故障情况，需要提前制定相应的预估方案和应对措施，从而能够确保整个配电工作能够顺利开展，并维持后续电力系统始终处于正常运转状态。

3.2 加强电网基础建设

针对供电的基础设施设备应该进行优化，确保基础工作能够顺利开展。规范配电网线路的线路接线工作，并结合实际情况对相关设备的参数进行调节，以此来构建智能化的管理系统。还需要与时俱进引进新型技术手段，在具体的配电工作中会使用不同规格的线路和设施设备，因其具备属性不同、功能性不同所以需要对线路和设施设备采用不同的管理和维护方法，从而确保配网线路能够安全运行。

3.3 提高电网多时间尺度运行

随着可再生能源的不断应用，使得电力系统运行的不稳定性显著增加，传统配电网的调度方式已经无法应对复杂多变的可再生能源配电网电力系统的运行。因此，通过建设电力物联网平台，能够有助于配电网提高多时间尺度、多区域配电网耦合的统一化运行，通过在该配电网层面进行建模，进一步促进不稳定性环境下的源荷平衡。

根据可再生能源配电网的时间尺度运行时长来看，配电网的运行需求与日常检修工作需要进一步协调。此时，物联网配电网管理平台能够有效汇总配电网全线路段的检修申报需求，从而构建出相应的线路、设备等检修拓扑模型，然后再建立相应的检修方案，通过科学宏观布控，进一步提出多时间尺度运行检修方案，从而有效降低因可再生能源所产生的检修影响。

3.4 加强电网维护管理

在整个可再生能源配电运行过程中，确保线路安全运行是关键。电网线路维护与日常管理是日常必要的检查工作之一。作为电力企业需要制定相关标准，加强日常线路的检查与维修，并按照标准定期开展安全稽查工作。除此之外，还需要进一步加强电网线路之间的运维管理，为保障可再生能源技术在配电网运行过程中的稳定性，需要安插专业的运维人员针对此部分线路和相关电力设备进行全面检查。例如：从检查、维修、检修都需要指派专业的运维人员来负责，以此来加强线路的维护和管理工作，确保电网能够稳定持续地处于正常工作状态。

4 结语

传统配电网已无法满足当前巨大的电力需求，所以大力发展配电网可再生能源相关技术，并运用科学化的方法进行合理规划，能够确保配电网为用户提供高效、持续、稳定的电力供应。该技术的应用能够满足现代化发展需要，实现可持续发展的战略目标，对于提升配电网运行能力起着重要作用。因此，我国还需要重视可再生能源配电网的应用研发工作，加强对该技术投入力度，促进该技术的发展。