当今配电模式下配网供电能力探讨

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摘要：为充分发挥配电网效率，提出基于最大供电能力（totalsupply capability，TSC）的配电网规划理念方法。首先，给出TSC 规划流程：（1）计算 TSC 和可扩展的最大供电能力；（2）负荷与 TSC 匹配的总量校验与优化调整；（3）负荷与 TSC匹配的分布校验与优化调整；（4）N-1 校验验证。其次，将常见的配电网建设改造手段按代价从低到高归纳为 3 大类10 种规划措施，并给出这些措施在 TSC 规划流程中何时采用。基于 TSC 的规划与传统规划先考虑变电容量匹配再进行网络规划的思路不同，其理念是优先通过优化配电网结构及运行方式提升 TSC 满足负荷，其次再考虑新增变电容量，从而达到充分利用已有网络销纳新增负荷目的，适合目前城市建成区复杂配电网络的规划。

关键词：最大供电能力 配电网 规划 负荷再分配

引言

我国经历了十几年的大规模城乡电网规划建设，按现状分析、负荷预测、变电站及网络规划等流程的传统规划发挥了重要作用。该领域也出现了大量的研究成果。对已基本发展成型的配电网，其重点应该转向是如何优化和规划现状电网，有必要探索新的规划方式和方法。

TSC 是指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下的最大负荷供应能力。TSC 从概念上与传统规划最大不同在于 TSC 能够在负荷未知的条件下，计算满足 N-1安全约束的配电网最大供电负荷，挖掘电网的供电潜力，非常利于基于已有电网的分析和优化。智能电网下实现高级配电自动化的中压配电网络将具备快速的负荷转供能力，TSC 理论强调了网络负荷转供对变电站的支撑。基于 TSC 的规划从理念上优先考虑充分利用已有网络消纳新增负荷，更适应负荷增长放缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网规划需求。

1.配网供电之现状

随着国家经济的高速发展，企业也逐步增多，居民生活质量在提高，用电量大幅度的增加。由于配网供电设备的低智能化，人工检修力度滞后等问题常常在出现电路故障问题时难以及时检修，造成停电时间太长，自然灾害天气中人工检修难度加大等问题。电量供应不足，城市在夏季等用电高峰期因为电力供应不足经常出现强制性停电现象。

2.配网供电的可靠性

配电系统是电力系统的最后一个环节，通过它可以给用户提供电力。配网供电可靠性就是指电力公司为用户提高可持续电力。如果配电系统出现问题，那么就会中断对下游用户的电力供应，据统计，配网供电方面出现故障问题是导致停电问题的主要原因。

3 .TSC 理论的发展过程

2000 年以来，随着城乡电网的大规模建设改造，供电能力逐渐成为评价配电网建设水平的一个新指标。供电能力的研究经历了 3 个阶段：（1）阶段是以变电容量评估配电系统供电能力阶段，典型方法如容载比法。该阶段方法虽计算简单但未详细考虑下级网络的作用。（2）阶段是网络供电能力阶段，典型方法如最大负荷倍数法、负荷能力法。该阶段方法把馈线作为供电能力计算依据，提出了网络转移能力的思想，但仅以馈线负荷来估计网络转移供电能力是不够的。（3）阶段是近 3 年来计及 N-1 安全准则、变电站与网络转供能力结合计算的阶段，典型方法如基于变电站主变互联的解析计算法、建模计算法。

4 .TSC 理论与传统规划的对比

（1）首先，目前导则将规划分解为变电站选址定容和网架布线两个子问题。对于变电站选址定容子问题，传统规划通常采用容载比法来衡量需要的变电容量，而后在确定变电站主变容量配置应用N-1 安全原则时，也仅考虑站内主变的相互支持，而未计及配电网络中负荷互供的影响。而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供电能力结合起来，能够从整个配电网角度分析评估，为更精细地规划提供了新的指标和方法。

（2）其次，传统规划依赖于负荷预测准确性，而负荷发展涉及因素众多，存在不确定性，因此准确预测是非常困难的。供电能力的计算则无需负荷，更关注电网本身的潜力，从一定程度上减小了对负荷预测的依赖。

（3）最后，N-1 安全性一直是配电网规划和运行中重要关注点，传统规划主要采用 N-1 仿真校验来评价安全性，即对电网在给定某负荷水平下发生元件退出时能否持续安全供电逐个案例（case）校验，再加工处理所有 case 的校验结果得到安全性指标，从而评价配电网在某负荷水平下的安全性。供电能力方法的实质也是 N-1 安全性，与仿真法的区别是在未知负荷情况下计算满足 N-1 的最大可能负荷，这种方式特别适用于挖掘电网的潜力，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。

5 结论

（1）探讨了基于最大供电能力的新规划理念。与传统规划的最大区别在于：对于新增负荷，传统规划优先考虑新增变电容量然后布局网络；基于TSC 的规划则优先考虑利用已有网络进行销纳然后再考虑新增变电容量。传统规划更适合于负荷快速增长电网快速发展的场景；TSC 规划更适合于负荷发展相对缓慢电网较成熟的场景。

（2）提出了基于 TSC 规划的详细流程和案例，并与传统规划对比。流程首先计算 TSC 和可扩展的最大供电能力 MSC，然后进行负荷与 TSC 匹配的总量校验与调整，再进行负荷与 TSC 匹配的按主变、馈线的分布校验与调整，最后用 N1 校验验证方案。在上述流程中，按实施优先次序归纳了 3大类 10 种规划措施，并指明其在规划流程中的应用条件。

（3）针对 TSC 规划中负荷再分配这一关键问题，提出了一种优化方法。在 TSC 模型的 N1 约束条件基础上增加了负荷分配约束，通过约束将满足主变 N1 安全准则的可行域和负荷分配的可行域取交集，然后寻求最优点，自动得到已有和新增负荷分配的最优方案。

（4）本文将最大供电能力理论应用于配电网规划中，所提出的基于 TSC 的新规划方法实现了少建或不建电网销纳新负荷的规划，这是对未来配电网高效建设规划新模式的一个有益探索。下一步还需研究与中长期规划目标网架的结合；负荷再分配模型在多目标处理等方面也需要进一步完善。