配电网节能降损优化研究综述

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　　摘要：现如今，随着国家经济可持续发展的不断深化与完善，我国的负荷密度也随之逐渐增加，中压配电网的能量损耗也在逐渐增加。如何更有效地减少输电过程中的电力损耗，即节能降耗已成为电网运行中需要解决的问题，本文通过对简单无功和低压无功优化方案的研究，提出了一种功率优化指定配电站区域的反应和协调控制设备以及为结果进行认证的新设备。综述了目前无功优化，配电网改造和分布式电源优化相结合的研究现状，最后指出了目前我国减少损失措施存在的主要问题分配网络和未来配电网削减措施的研究方向。
　　关键词：配电网；节能降损；优化
　　引言
　　降低配电网电能损耗是提高电力系统经济性的重要途径。分析了目前对于降低配电网能量损耗的多种方式。首先介绍了配电网节能降损的重要性与根据配电网特性建立的数学模型，从配电网运行方式的优化方法、配电变压器运行于经济区间、根据配电网络中的无功潮流合理地选择无功功率的补偿方式的角度说明降低配电网电能损耗的方法。最后指出了对配电网运行方式优化需要解决的问题，为进一步的研究提供参考。
　　1配电网节能降损的数学模型
　　1.1目标函数
　　上式中W为线路损耗，i为支路编号，Pi为对应支路的有功功率，Qi为对应支路的无功功率，Ri为对应支路的的电阻值，Ui为对应支路前段节点電压。
　　1.2约束条件
　　对配电网进行重构时，不仅需要满足潮流方程的约束，还需要满足线路容量、电压、电流的约束和网络结构辐射状运行约束。
　　式中，Ui、Uimin、Uimax分别为节点的电压、电压下限、电压上限；Ii、Iimin、Iimax分别为节点的电流、电流下限、电流上限；Si与Simax为流过线路的功率与容许最大值；gk为迭代之后的网络结构。G为配电网规划后得到的辐射状网络结构集合。
　　2配网损耗
　　配电网络作为电力网络终端，直接与用户连接。在传输给用户的配电阶段，由于配电网阻抗的存在，能量在转换，运输和配送过程中不可避免地会产生大量的损失。这种功率损失被称为配电网损耗。配电网损失主要发生在电力设备上，包括变压器和配电线路；此外，配电网运行方式，三相负荷不平衡，电网谐波和负荷波动等也会造成额外的损失。根据配电网的功率损耗关系，可以看出，降低线路电阻，增加线路电压改变功率因数都可以减小配电网的损耗。增大导体截面和减小导线长度可以减小电阻，从而降低线损。减少低压电源的长度，使用中压电源，这相当于增加电源电压，并且还可以减少损耗。在配电网中，无功补偿方法可以增加负载功率因数，降低输电线路的无功电流，从而减少配电网的损耗。变压器采用节能变压器可减少铁损，减少变压器损耗；此外，配电网还可采用偏置三相负载，消除谐波，增加负荷分配等方式降低配电网损耗。由于网络损失造成的巨大损失，节能和减少配网的网损配网技术措施，实现节能降耗，减少配电网有许多技术措施，下面就此做了相应的总结，并对每一个技术步骤都进行了详细介绍。
　　2.1线路改造
　　线损在总配电损失中占很大比例。在配电线路的设计中，传统的方法是基于允许的电压降，电线的机械强度以及电线的长期允许安全载流量等因素。从节能的角度来看，“电能损耗”应作为配电线路截面选择的依据之一，即在经济合理的原则下，适当增加导线的截面积以减小配电线路的功率损耗。
　　2.2单相变压器
　　与相同容量的三相变压器相比，单相变压器的铁损减少5%至10%。单相配电变压器体积小，重量轻，易于安装，可以最大限度地提高负载中心的深度，缩短低压电网的供电半径，降低由于三相不平衡负载造成的配电损耗和主动线损容量，短半径，密集点，以实现降低能耗的重要措施，目前南京等地使用单相变压器，并在降低损耗方面取得了非常好的成果。
　　2.3无功补偿装置
　　无功补偿装置的配置可以减少大量的无功分配，增加负载功率因数，从而减少线路的功率损耗。电容器组是电网中最常用的无功功率补偿装置。无功功率优化配置的研究主要针对电容器组。无功功率补偿配置通常针对系统最小网络损耗并改善电压分布。从经济角度来看，它还旨在最小化投资成本和运营成本。同时，引入新的综合成本目标函数更为实用。限制包括功率平衡限制，操作限制和可用资源限制。为了确定电容器组的安装位置，首先采用灵敏度分析方法确定无功补偿装置的候选母线，然后采用人工智能算法确定具体的无功补偿位置和容量，从而减小搜索空间，提高计算速度。首先，电容器组的位置由模糊算法确定，无功损耗和维护最小电压限制。随后，根据拖放算法，确定分布电容器组的最佳电容，以减少损耗作为目标，并加快计算速度。提出了一种线性模型，该模型采用混合整数线性规划算法求得电容器组的最优位置和容量，该模型和方法简单，计算时间短，在研究无功补偿装置时，但不考虑分布式能源的随机输出功率，对于负载不确定性的问题，许多研究只考虑了不同负载下电容器组的配置，并没有考虑成立负载不确定性的模型。
　　2.4对装置进行改造
　　由于计量设备数量众多，更换电能表具有很大的经济效益。建议用电子式电能表代替机械式电能表。
　　2.5平衡负荷
　　不平衡负载不仅会影响变压器的安全运行，还会增加线路和变压器的损耗。对于三相不平衡负载，调整其三相负荷是当前最重要的方法。
　　2.6缩小供电范围
　　供电线路太长，超过合理的供电半径，会造成线路电阻增大，损耗增大，此时就应该采用弯曲直通的方式进行改造。
　　3节能改造存在的问题及改进意见
　　3.1节能改造中存在的问题
　　目前，电力公司实际上在考虑电网和设备的安全性时，实际上是在对部件进行更新。其次，从经济角度考虑夏季高峰电网的因素，不优化节能改造。同时，在许多领域，节能减排往往强调某些方面。例如，只关注无功功率补偿或变压器损耗降低。虽然投入了大量资金，但节能减排不能全面，综合地实施，预期效果无法实现，无法进行优化电力元件等改造工作。
　　3.2改进意见
　　在配电网技术节能改造的过程中，在保证电网安全可靠的前提下，从经济效益角度考虑，可以考虑选择和优化改造措施，最大限度地利用转化剂。应充分考虑所有改革措施，合理分配资源及所需资金的使用情况。
　　结语
　　对配电网运行方式的优化是目前配电网节能降损的主要研究方向，具有多种优化方法，研究主要考虑优化算法的收敛性，收敛速度，鲁棒性的强度，各种算法的组合虽然对计算的速度与收敛性都有提高，但是求解的方法仍然需要提高。配电变压器经济运行对降低配电网损耗尤为重要，现阶段对于降低配电变压器损耗的研究应将经济性、运行稳定性、负荷情况综合考虑。目前对配电网进行无功补偿的方法，大都是根据电网无功功率配置的原则，或者是电网设计的规程进行无功功率的补偿，这种方法宏观指导性过强，很难对不同特性的配电网无功功率实现更加优化的配置，应当综合考虑配电网感性与容性的无功，进行无功功率的配置。虽然当前对配电网节能降损优化的研究比较深入，对配电网运行方式优化的求解方法也有较大的发展，但是在配电网实用性方面依然没有较大的进步，新兴的电力电子器件对于配电网优化方面具有巨大的潜力，但是其技术实现与成本效益仍需进一步研究。本文从技术节能减损的角度分析了损失的产生和损害，总结归纳了当前技术性减损措施。最后，针对目前电力企业节能减排改革存在的问题，提出改进意见。希望对配电网的相关节能降损工作提供一定的参考价值。
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