考虑供电能力提升和分布式电源接入的变电站优化规划

摘要

变电站规划直接关系到未来规划区域的电网空间布局、电网投资、运行经济性及供电可靠性，是电网规划精细化需求背景下的一个重要课题，其相关研究结论会对配电系统规划工作提供指导性建议。变电站规划的相关研究虽然已较为完备，但随着城市经济的高速发展，负荷的不断扩张，传统的变电站规划出现了投资浪费，设备利用率低等缺点，不能达到配电网建设的精细化要求。因此，本文以110kV等级的变电站规划为例，深入开展如何提高变压器设备利用率，减少变电站投资，保证供电安全性及可靠性的研究，并将研究成果与变电站规划理论相结合，形成了考虑供电能力提升和分布式电源接入的变电站优化规划方法。该理论的应用是完善电网规划的重要环节，为配电网精细化规划打下坚实基础。本文的主要内容如下：
　　1.在分析了变电站前期投资、运营维护和报废阶段的成本影响因素的基础上，将变电站成本分为直接成本与间接成本两部分；变电站的直接成本主要指变电站与低压出线的建设投资成本，易于量化；变电站的间接成本与地理、环境、社会等因素相关，不容易量化；因此，本文归纳列出了变电站间接成本的相关指标及其量化判据，并在此基础上，提出了变电站间接成本的综合评价体系；基于改进密切值法，确定了变电站间接成本因子；最后，将变电站直接成本与间接成本因子相结合，构成了变电站全生命周期成本计算模型。该模型全面、准确地反映了变电站全生命阶段成本，为变电站规划提供了决策依据。
　　2.以基于加权Voronoi图的变电站规划理论为基础，深入研究各环节的改进策略，提出了以下改进方案：研究权值调整策略，改善了收敛速度及规划结果；在透彻分析初始站址对规划结果的影响后，提出了基于改进K-means算法的初始站址优化方法，并通过算例结果对比说明了该方法的优势；针对“只重目标，不重过程”的变电站规划现状，提出了由现状年到目标年的过渡年变电站规划方案，完善了变电站全阶段规划工作。
　　3.传统的变电站规划是基于站内主变“N-1”原则确定各变电站的负载率，未考虑站间联络的建立对变电站负载率的影响。本文针对该问题，考虑联络线路及通道建设费用，建立了变电站与站间联络联合优化的全生命周期成本数学模型；在此基础上，提出了变电站与站间联络联合优化规划方法。在满足主变“N-1”原则及负荷需求的前提下，该方法能降低变电站规划容量，提高变压器利用率，减少变电站投资费用，对配电网的精细化规划有重要意义。
　　4.针对未来规划区域面临大规模分布式电源(DG)接入的情况，本文首先依照分布式电源接入前后系统可靠性指标不变的原则，提出了一种分布式电源出力的置信容量评估方法，并深入分析不同的负荷类型对置信容量的影响，有效地对分布式电源的容量价值进行评估；在此基础上，将分布式电源的置信容量与变电站容量相结合，提出了一种考虑规划区域大规模分布式电源接入的变电站优化规划方法。该方法能有效地计及分布式电源的容量价值，降低变电站规划容量，进一步提高配电网规划的精细化水平。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 变电站规划问题概述

1.2 变电站规划理论的发展现状

1.3 变电站规划面临的问题和挑战

1.4 本文主要工作及组织结构

第二章 变电站全生命周期成本模型

2.1 变电站成本的主要构成

2.2 变电站全生命周期指标体系

2.3 变电站全生命周期成本计算模型

2.4 算例分析

2.5 本章小结

第三章 基于加权Voronoi图与全生命周期成本的变电站规划

3.1 变电站规划的数学模型

3.2 基于加权Voronoi图的变电站规划

3.3 基于改进K-means聚类算法的初始站址优化

3.4 由现状年到目标年过渡的中间年规划

3.5 算例分析

3.6 本章小结

第四章 变电站与站间联络联合优化研究

4.1 变电站与站间联络联合优化的思路与模型

4.2 配电系统的供电能力计算

4.3 变电站与站间联络联合优化方法

4.4 算例分析

4.5 本章小结

第五章 考虑分布式电源置信容量评估的变电站优化规划方法

5.1 引言

5.2 含分布式电源发电系统的可靠性评估

5.3 分布式电源的置信容量评估方法

5.4 考虑分布式电源置信容量评估的变电站优化规划方法

5.5 算例分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 未来工作展望

附录

附录A 风速数据

附录B 光强数据

附录C 负荷及分布式电源数据

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢