基于最大供电能力的智能配电网规划与运行新思路(2)

2智能配电网的供电能力理论

配电系统的最大供电能力(totalsupplycapability，TSC)是与输电系统中的最大传输能力(TTC)类似的概念。最大供电能力是指在一定供电区域内配电网满足N-1准则条件下，同时计及变电站站内主变与配电网络转供能力，以及实际运行约束情况下的最大的负荷供应能力。

配电网供电能力的理论研究经历了3个阶段。

阶段1是以变电容量评估配电系统供电能力阶段，如容载比法，该阶段没有详细考虑变电站下级配电网络对供电能力的作用。

阶段2是计算网络供电能力阶段，如最大负荷倍数法、负荷能力法(loadability)。该阶段方法在考查变电站变电容量的同时，也提出了网络转供能力的思想。负荷能力法基于配电网辐射运行，计算满足支路潮流和节点电压约束时的最大负荷能力，以及大规模联络配电网中N-1故障发生后的网络负荷转供。

阶段3是供电能力精确理论建模阶段，能够在N-1准则下同时计及变电站与网络转供能力计算供电能力。近2年来，供电能力的理论研究进展初步解决了配电网供电能力的指标族定义、建模和求解问题，能够在负荷未知的条件下，量化计算满足运行约束的配电网最大供电负荷。

供电能力理论能够有效地将网络的负荷转移能力和变电站站内的供电能力结合起来，利用其概念和指标，能够从整个配电网角度对配电网进行分析评估，为更精细的规划提供新的指标和方法。供电能力对于配电网的重要作用将逐步等同于输电能力对于输电网的作用。供电能力理论研究为未来的配电网规划建设发展和运行提供了新的理论工具，以下将对目前中国配电网规划建设和运行面临的一些问题进行探讨。

3问题探讨与新理念

3.1配电网规划建设的效率及容载比问题

中国很多城市电网经历了大规模建设改造，对于是否还需要大规模地建设电网以及建多少的问题，本文认为负荷已结束快速发展阶段、容载比已达到2.0及以上的区域、已形成互联网架结构的配电网不应再大规模建设。

目前配电网中广泛存在负载不均衡的问题，即部分电网负载率过高，而其他很多区域电网负载率过低的情况。本文认为负荷在地理位置上的分布很难改变，但是负荷在配电网络结构中接入的位置是可以在相当大程度上再调整和优化的。配电网负荷可以通过配电网络开关的运行方式改变、架空线分段联络设置位置的改变、新用户接入网络位置的选择等，改变其在变电站、主变、馈线间的分配。通过上述措施能够进一步优化变电及主变供电范围，解决负载不均衡的问题。当上述负荷重新分配的措施不能完全达到效果时，才考虑新增出线、变电站增容，最后考虑新建变电站。

对于容载比与配电网网架结构存在何种本质关系的问题，国家电网新规划导则(2006年版)的修订版指出下级电网强时容载比可取低，但未提供量化计算依据。对于如何计算不同配电网的合理容载比范围的问题，本文认为当变电站主变容量资源和下一级配电网络负荷转移资源能充分结合、相互支撑时，保证N-1安全的容载比就能够降低到2.0以下。供电能力理论为容载比分析提供了量化计算手段，本文初步研究结果认为容载比理论值能够降低到1.3左右，考虑一定裕量后的实际值应该控制在1.5到1.6。

城市建成区用地紧张，变电站和馈线占地成本高，有些中心区域站点和线路通道资源已经非常紧张，获得新变电站的站址和新出馈线的地下通道已变得非常困难。因此，对于现有电网的供电能力和能够优化后的潜力到底有多大，能否在不新建或少建变电站和馈线的情况下，通过优化网架结构和运行方式消纳新增的负荷等问题，本文认为，采用负荷再分配技术和联络优化技术能在不新建变电站和新出馈线的情况下消纳新增负荷，并且消纳负荷的潜力非常可观。例如：网络联络是影响 TSC的一个关键因素，联络优化是在不增加变电容量的条件下挖掘网络供电潜力的有效手段[13]。研究表明，联络对电网供电能力的贡献理论上能够达到 30%～50%。近年来，电网规划中普遍关心的上下级电网的协调配合也是提高电网效率的一个有效手段。由于变电站是上下级电网的枢纽，因此上下级电网的协调首先是变电站与下一级网络的相互协调配合，在此基础上再进一步做到上一级电网与下一级电网的相互协调配合，从而实现跨电压等级的N-1校验和相互支撑。