含分布式電源的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法及其場景適用性研究

歐陽森，梁偉斌，黃 湘

(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院 廣東省綠色能源技術(shù)重點實驗室，廣東 廣州 510640)

0 引言

分布式電源DG(Distributed Generation)的接入會導(dǎo)致配網(wǎng)的網(wǎng)損發(fā)生變化，同時也降低了整個電網(wǎng)的輸送功率，提升了電網(wǎng)的網(wǎng)損率。由于網(wǎng)損率是電網(wǎng)企業(yè)的重要考核指標之一，DG的投入會增加電網(wǎng)企業(yè)的網(wǎng)損管理負擔，也降低了電網(wǎng)網(wǎng)架的設(shè)備利用率。但目前DG并未參與網(wǎng)損分攤，隨著DG的應(yīng)用越來越廣泛，DG引起的網(wǎng)損分攤問題將越來越受到供用電雙方的重視[1-3]。

目前國內(nèi)外已有一些研究網(wǎng)損分攤方法的成果，包括基于合作博棄論、圖論、追蹤和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等多種方法[3-15]。由于任何一種網(wǎng)損分攤方法都具有各自的適用范圍，并不是所有網(wǎng)損分攤方法都適用于含DG的配網(wǎng)，目前也暫時沒有一種通用的、能得到大家一致承認的分攤方法[3]。

依據(jù)網(wǎng)損分攤對象的不同，可將目前國內(nèi)外對網(wǎng)損分攤的研究分為針對雙邊交易[4-9]和針對接網(wǎng)用戶(發(fā)電機和負荷)[10-15]2類。雙邊交易模式確定了發(fā)電機與負荷之間的交易關(guān)系，包括交易路徑。在這種模式下，交易雙方會簽訂相關(guān)的交易合同，因此只需要將網(wǎng)損具體分攤到確定的交易上即可，交易雙方的分攤方式由交易雙方內(nèi)部協(xié)商解決[4]。針對雙邊交易的網(wǎng)損分攤方法有合同路徑法[5]、基于博弈論的分攤法[6-7]和跨區(qū)雙邊交易網(wǎng)損分攤方法[8-9]等，然而，由于DG的出力不穩(wěn)定和發(fā)電量不高，業(yè)主一般不會與用電用戶簽訂交易合同，故難以將針對雙邊交易的網(wǎng)損分攤方法應(yīng)用于含DG的配網(wǎng)中，本文將不對此類網(wǎng)損分攤方法進行詳細分析。在針對接網(wǎng)用戶的網(wǎng)損分攤方法中，將所有接網(wǎng)的發(fā)電機和負荷當作獨立個體看待，將網(wǎng)損同時分攤給各接網(wǎng)用戶[10-15]。在實際應(yīng)用方面，傳統(tǒng)的平均網(wǎng)損系數(shù)法和邊際網(wǎng)損系數(shù)法在國內(nèi)外區(qū)域輸電網(wǎng)中均有應(yīng)用[10-12]，但這些方法只適用于輸電網(wǎng)中，不能應(yīng)用于含DG的配網(wǎng)；在理論研究方面，基于流追蹤的潮流追蹤法的研究最為廣泛[13-15]，該方法可追蹤潮流使網(wǎng)損合理地分攤給負荷側(cè)和電源側(cè)，可適用于含DG的配網(wǎng)中，但其對計算參數(shù)條件的要求較高。

此外，由于DG的出力具有波動性、不規(guī)則的特點，這將直接影響其附近電網(wǎng)負荷的電力供應(yīng)，造成配網(wǎng)的運行場景發(fā)生變化。然而，不同網(wǎng)損分攤方法的分攤原理不同，導(dǎo)致其對運行場景的適用性也不同，但目前仍沒有任何文獻對網(wǎng)損分攤方法在含DG配網(wǎng)的場景適用性進行研究。

針對上述現(xiàn)狀，本文提出一種考慮DG的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法，并對其在含DG配網(wǎng)中的場景適用性進行詳細分析。首先，結(jié)合DG出力與負荷消納情況對DG的運行場景進行分析，并討論各運行場景的分攤必要性；然后，對傳統(tǒng)的網(wǎng)損分攤方法進行分析，主要分析其在含DG的配網(wǎng)中的適用性，并在此基礎(chǔ)上，提出一種適用于含DG配網(wǎng)的網(wǎng)損分攤方法，依據(jù)電量、線路和負荷等計算參數(shù)的完整性可分成改進平均網(wǎng)損系數(shù)法和潮流追蹤法等計算分支，并分析各計算分支在不同的DG運行場景下的場景適用性；最后，以IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)為例，采用所提網(wǎng)損分攤方法計算該配網(wǎng)中的DG網(wǎng)損分攤情況，并驗證網(wǎng)損分攤方法的實用性。

1 DG的運行場景分析

由于DG主要接入10 kV以下的中低壓配網(wǎng)中，而配網(wǎng)中存在大量的用戶負荷，DG多采取就近供電的原則對用戶進行供電，DG并網(wǎng)的簡化理想拓撲圖如圖1所示。

表1 DG的運行場景分析
Table 1 Analysis of operation scenarios of DG

DG運行場景對配網(wǎng)網(wǎng)損影響分析DG是否需參與網(wǎng)損分攤不發(fā)電DG沒有接入配網(wǎng),對配網(wǎng)的潮流和網(wǎng)損等方面都沒有影響不需要本地消納DG的出力僅供本地負荷使用,并未經(jīng)線路傳輸?shù)狡渌恢?在線路上未產(chǎn)生額外的線路損耗;但是DG接入消納本地負荷,造成配網(wǎng)整體負載率降低,使得原 始配網(wǎng)的有功出力不能得到有效的利用,甚至出現(xiàn)網(wǎng)損率高于DG并網(wǎng)前的情況理論上不需要分攤網(wǎng)損,但DG發(fā)電消納了電網(wǎng)負荷,造成配網(wǎng)整體的負載率降低或部分配電設(shè)備資源浪費, 理應(yīng)彌補電網(wǎng)損失余量上網(wǎng)DG接入會直接改變系統(tǒng)潮流走向,進一步影響配網(wǎng)的網(wǎng)損情況需要

圖1 DG并網(wǎng)簡化理想拓撲圖Fig.1 Simplified ideal topology of grid-connected DG

根據(jù)圖1中的功率流向可得式(1)和式(2)。

SA=SL-SDG

(1)

SG=SA+Sloss

(2)

其中，SG為線路首端流過的功率；SA為線路末端流過的功率；Sloss為線路的損耗功率；SL為用戶負荷功率；SDG為DG發(fā)電上網(wǎng)的功率。

由于DG的出力隨天氣、日照和溫度的變化而變化，具有波動性和不規(guī)則性。當SG>0時，電網(wǎng)向DG相鄰的用戶供電，此時DG發(fā)出的電能沒有輸送至電網(wǎng)；當SG<0時，DG向相鄰的用戶與電網(wǎng)供電，此時DG發(fā)出的電能輸送至電網(wǎng)。

綜合考慮DG是否出力以及電能是否通過線路上網(wǎng)2個方面，根據(jù)判斷SA的符號或SL和SDG的大小關(guān)系，可將DG的運行場景分為“不發(fā)電”、“本地消納”及“余量上網(wǎng)”3種，如式(3)所示。

(3)

上述場景的定義為：“不發(fā)電”即DG不出力的運行場景，例如無光照時，光伏系統(tǒng)不發(fā)電；“本地消納”即DG有出力但其電能被本地消納而沒有輸送至電網(wǎng)的運行場景，例如有微弱光照或者用戶負荷較大時，用戶的光伏發(fā)電全部供自己使用的情況，此時用戶不僅只用光伏發(fā)出的電能，仍可能從電網(wǎng)吸收電能；“余量上網(wǎng)”即DG出力足夠大且其電能輸送至電網(wǎng)的運行場景，例如光照充足時，光伏系統(tǒng)發(fā)電上網(wǎng)。

為具體分析各種運行場景下DG對配網(wǎng)網(wǎng)損的影響情況，下文對各場景下的DG是否需要分攤網(wǎng)損進行研究，具體結(jié)果見表1。

“不發(fā)電”和“余量上網(wǎng)”時DG是否需參與網(wǎng)損分攤已經(jīng)沒有爭議。然而，當DG處于“本地消納”場景時是否需要參與分攤?cè)灾档蒙倘叮簭墓╇娖髽I(yè)角度而言，在實際電網(wǎng)運行中，當DG開始發(fā)電即開始使用電網(wǎng)，改變了配網(wǎng)的負荷結(jié)構(gòu)，減輕了配電變壓器的負載率，當DG開始發(fā)電就應(yīng)該開始參與網(wǎng)損分攤；從業(yè)主的角度而言，DG在“本地消納”場景下，電能并未經(jīng)過電網(wǎng)線路上網(wǎng)供電，此時有理由不參與網(wǎng)損分攤。綜上所述，無論從供電企業(yè)或從業(yè)主的角度考慮都有其道理，兩者存在一定的利益博弈關(guān)系，需要雙方共同商討決定對策。

2 傳統(tǒng)的網(wǎng)損分攤方法

目前國內(nèi)外對網(wǎng)損分攤的研究主要應(yīng)用于輸電網(wǎng)絡(luò)，平均網(wǎng)損分攤法、邊際網(wǎng)損系數(shù)法和潮流追蹤法是當下主流的輸電網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法[10-15]，但這些方法中仍沒有一種能夠得到大家一致認同可對網(wǎng)損進行分攤的通用方法。文獻[1,4,14]都對網(wǎng)損分攤對象問題進行了分析，并提出在電力聯(lián)營模式下，由于網(wǎng)損是發(fā)電側(cè)和負荷側(cè)共同作用造成的，本著誰使用誰支付的原則，網(wǎng)損應(yīng)由發(fā)電側(cè)和負荷側(cè)共同承擔。

目前，平均網(wǎng)損分攤法和邊際網(wǎng)損系數(shù)法是國內(nèi)外電力市場中一些大型電網(wǎng)公司所采用的方法。和輸電網(wǎng)相比，配網(wǎng)電壓等級低、接線形式比較復(fù)雜，故輸電網(wǎng)的網(wǎng)損分攤方法難以直接用于配網(wǎng)。傳統(tǒng)的網(wǎng)損分攤方法間的對比如表2所示。

根據(jù)表2可知，由于邊際網(wǎng)損系數(shù)法的局限性源于其基本原理，該方法無法應(yīng)用于考慮DG的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤；潮流追蹤法的局限性源于其參數(shù)要求較難實現(xiàn)，但隨著計量自動化水平的不斷提高，利用該方法計算實際配網(wǎng)的網(wǎng)損分攤越來越可能成為現(xiàn)實；平均網(wǎng)損系數(shù)法的局限性在于未把網(wǎng)損分攤給電源節(jié)點，但其算法易于實現(xiàn)，僅根據(jù)負荷功率的大小和全網(wǎng)的網(wǎng)損系數(shù)來決定節(jié)點分攤網(wǎng)損的多少，適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò)。針對此，本文提出一種含DG的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法。

表2 傳統(tǒng)的網(wǎng)損分攤方法簡介與比較
Table 2 Introduction and comparison of traditional loss allocation methods

方法簡介優(yōu)點缺點對含DG配網(wǎng)的適用性平均網(wǎng)損分攤法將整個輸電網(wǎng)絡(luò)損耗按照輸電 用戶功率的比例進行分配算法簡單、易于實現(xiàn)且結(jié)果相對穩(wěn)定;不必考慮電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、線路的距離和 輸送功率的收發(fā)點位置不能提供電網(wǎng)運行的經(jīng)濟信號,缺乏電力市場的經(jīng)濟激勵機制;不能 將網(wǎng)損分攤給電源節(jié)點無法將網(wǎng)損分攤給電源節(jié)點,故不適用于含 DG的配網(wǎng)邊際網(wǎng)損系數(shù)法根據(jù)節(jié)點注入功率的單位變化引起全網(wǎng)網(wǎng)損變化量的大小來對各節(jié)點(除平衡節(jié)點外)進行 網(wǎng)損的分攤能反映各節(jié)點造成全網(wǎng)網(wǎng)損的微增成本信息,從 而提供很好的經(jīng)濟信號計算出所有交易分攤網(wǎng)損之和與實際系統(tǒng)網(wǎng)損不等,不能完全回收輸電損耗成本;平衡節(jié)點的選取會嚴重影響網(wǎng)損分攤結(jié)果;需要不斷 地計算邊際網(wǎng)損系數(shù)穩(wěn)定性較差,故不適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、節(jié)點較多 的配網(wǎng)潮流追蹤法根據(jù)電路基本定理、比例共享原則,跟蹤并求出各電源和各用戶對輸電線路的有功、無功線損分 攤額進行線損費用的分攤可將網(wǎng)損分攤給各發(fā)電節(jié)點或各負荷節(jié)點;物理意義清晰,符合人們的常 規(guī)思維要求電路結(jié)構(gòu)簡單且線路與節(jié)點 的參數(shù)齊全;計算過程復(fù)雜對參數(shù)要求較高,應(yīng)用于配網(wǎng)時計算過程冗長

3 含DG的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法

圖2 含DG的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法流程圖Fig.2 Flowchart of network loss allocation method for distribution network with DG

由于配網(wǎng)具有節(jié)點多、線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，輸電網(wǎng)的網(wǎng)損分攤方法不一定適用于配網(wǎng)。供電企業(yè)在不斷推動提高配網(wǎng)的管理能力，中低壓配網(wǎng)都能以日或月為單位獲取用戶電量數(shù)據(jù)，此外，隨著計量自動化管理水平的提高，中壓配網(wǎng)完全統(tǒng)計線路和節(jié)點負荷數(shù)據(jù)越來越容易實現(xiàn)，但對低壓配網(wǎng)而言仍不易實現(xiàn)。因此，本文針對配網(wǎng)的管理現(xiàn)狀設(shè)計一種含DG的配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法，其流程圖如圖2所示。針對不同的配網(wǎng)計算參數(shù)條件，分別設(shè)計改進平均網(wǎng)損系數(shù)法(計算分支1)和潮流追蹤法(計算分支2)等計算分支。由于計算分支1和2的理論研究都已非常成熟，因此2種方法可互為參照，相互驗證網(wǎng)損分攤的合理性。

該方法考慮了如下條件：當配網(wǎng)各節(jié)點的電量數(shù)據(jù)可獲取時，應(yīng)該選用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法進行網(wǎng)損分攤計算；當配網(wǎng)各節(jié)點負荷數(shù)據(jù)和線路參數(shù)可獲取時，應(yīng)該選用潮流追蹤法進行網(wǎng)損分攤計算；當配網(wǎng)的各節(jié)點和線路參數(shù)都不齊全時，應(yīng)另外協(xié)商考慮網(wǎng)損分攤方式。

3.1 改進平均網(wǎng)損系數(shù)法

傳統(tǒng)的平均網(wǎng)損分攤法實際上是一種“郵票法”，是將整個輸電網(wǎng)絡(luò)損耗按照輸電用戶功率的比例進行分配，不必考慮電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、線路的距離和輸送功率的收發(fā)點位置，在全網(wǎng)范圍內(nèi)按相同的網(wǎng)損系數(shù)進行分配。該方法算法簡單、易于實現(xiàn)且結(jié)果相對穩(wěn)定，減少了網(wǎng)損分攤波動性，從而降低了電網(wǎng)投建風(fēng)險性。但該方法存在局限性，即只能將網(wǎng)損分攤給用戶，無法將網(wǎng)損分攤給電源節(jié)點，故傳統(tǒng)的平均網(wǎng)損分攤法不適用于考慮DG的配網(wǎng)，因此，本文提出一種改進平均網(wǎng)損系數(shù)法。

改進平均網(wǎng)損系數(shù)法是在傳統(tǒng)平均網(wǎng)損系數(shù)法的基礎(chǔ)上進行改進，使得網(wǎng)損可按功率比例分攤給負荷節(jié)點和電源節(jié)點，既有成熟的理論支撐也符合電力市場的發(fā)展需求。由于網(wǎng)損可以理解成是發(fā)電機和負荷共同造成的，本著誰使用誰支付的原則，雙方應(yīng)共同承擔產(chǎn)生的損耗[1]。首先將配網(wǎng)網(wǎng)損的一半分給電源，另一半分給負荷用戶；然后，分別根據(jù)負荷節(jié)點功率的大小和發(fā)電節(jié)點的出力大小計算負荷和電源的網(wǎng)損系數(shù)；最后在負荷和電源之間，分別采用各自的網(wǎng)損系數(shù)進行網(wǎng)損的分攤，從而實現(xiàn)配網(wǎng)網(wǎng)損在負荷節(jié)點和發(fā)電節(jié)點的同時分攤。

因此，通過計算可以得到負荷的網(wǎng)損系數(shù)λL為：

(4)

其中，i為負荷節(jié)點編號，n為負荷節(jié)點數(shù)目；WLi為節(jié)點i的有功負荷；Wloss為全網(wǎng)網(wǎng)損。此時節(jié)點i有功負荷應(yīng)該分攤的網(wǎng)損WLL i為：

WLL i=λLWL i

(5)

同理，可以計算得到電源的網(wǎng)損系數(shù)為：

(6)

其中，j為發(fā)電節(jié)點編號，m為發(fā)電節(jié)點的個數(shù)；WGj為節(jié)點j的發(fā)電出力；k為DG節(jié)點編號，z為DG的個數(shù)；WGk為節(jié)點k的發(fā)電出力。此時發(fā)電節(jié)點j應(yīng)該分攤的網(wǎng)損WLGj為：

WLGj=λGWGj

(7)

第k個DG應(yīng)該分攤的網(wǎng)損WLGk為：

WLGk=λGWGk

(8)

改進平均網(wǎng)損系數(shù)法將整個網(wǎng)絡(luò)損耗按照用戶或電廠的功率比例進行分配，不必考慮配網(wǎng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、線路距離和輸送功率的收發(fā)點位置。該方法繼承了平均網(wǎng)損系數(shù)法的優(yōu)點，算法簡單、穩(wěn)定性高，適用于計算考慮DG的網(wǎng)損分攤電量。

3.2 潮流追蹤法

潮流追蹤法在電力市場中是一種重要的輸電網(wǎng)成本分攤方法。潮流追蹤技術(shù)基于比例分配原則，按照追蹤方向的不同可分為逆流和順流追蹤。由于網(wǎng)損可以理解成是發(fā)電機和負荷共同造成的，本著誰使用誰支付的原則，應(yīng)將網(wǎng)損的一半經(jīng)過逆流追蹤法分攤給發(fā)電機，另一半經(jīng)過順流追蹤法分攤給負荷側(cè)。

順流追蹤方法是沿著潮流的方向?qū)Τ绷髁鹘?jīng)的路徑進行追蹤，用來追蹤某個負荷節(jié)點由哪些發(fā)電節(jié)點供電，可以將線路的損耗分攤給所有的負荷。逆流追蹤方法是指逆著潮流方向?qū)Τ绷髁鹘?jīng)的路徑進行追蹤，用來追蹤某個發(fā)電節(jié)點分別給哪些負荷節(jié)點供電，可以將線路的損耗分攤給所有的發(fā)電機。

潮流追蹤法是一種物理流方法，其最大的特點是直觀描述了實際潮流的物理流向，可準確反映系統(tǒng)潮流的非線性。由于潮流追蹤法的計算參數(shù)要求較高，需要收集配網(wǎng)節(jié)點負荷數(shù)據(jù)和線路參數(shù)，其主要應(yīng)用于輸電網(wǎng)絡(luò)，而較難適用于配網(wǎng)。但隨著配網(wǎng)計量自動化水平的不斷提高，將潮流追蹤法應(yīng)用于配網(wǎng)的可能性越來越大。由于潮流追蹤法在計算網(wǎng)損的分攤中思路清晰，形象直觀，十分符合人的常規(guī)思維，因此潮流追蹤法一經(jīng)提出就被廣泛接受，并引起了很多研究人員的關(guān)注。

由于潮流追蹤法的理論研究已非常成熟，因此，下文將把潮流追蹤法與所提的改進平均網(wǎng)損系數(shù)法進行對比分析。

3.3 場景適用性分析

根據(jù)目前各地區(qū)供電局對配網(wǎng)的管理現(xiàn)狀，僅能采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法計算低壓配網(wǎng)網(wǎng)損分攤，可以采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法或潮流追蹤法計算中壓配網(wǎng)網(wǎng)損分攤。由于目前也沒有一種通用的、能得到大家一致認可的分攤方法，故下文對2個計算分支的場景適用性進行探討。

DG處于“不發(fā)電”運行場景時，DG不分攤網(wǎng)損；DG處于“不發(fā)電”運行場景時，DG需要分攤網(wǎng)損。目前的網(wǎng)損分攤方法對以上2種場景已達成一致意見。然而，當DG處于“本地消納”場景(即SL≥SDG且SDG>0)時，各種網(wǎng)損分攤方法能否計算出DG應(yīng)承擔的網(wǎng)損分攤量仍有待分析。

a. 改進平均網(wǎng)損系數(shù)法是依據(jù)發(fā)電量的大小乘以相應(yīng)系數(shù)進行分攤的，當DG發(fā)電時就產(chǎn)生電量累計，即當SDG>0時DG參與分攤網(wǎng)損，因此上述方法在DG處于“本地消納”和“余量上網(wǎng)”場景時都可以計算DG的網(wǎng)損分攤量。

b. 潮流追蹤法是依據(jù)DG對線路的使用份額進行分攤，當DG處于“余量上網(wǎng)”運行場景時，DG使用了線路輸電上網(wǎng)，此時潮流追蹤法可計算出DG應(yīng)承擔的網(wǎng)損分攤量；而當DG處于“本地消納”運行場景(即SL≥SDG且SDG>0)時，DG發(fā)電沒有經(jīng)過線路傳輸?shù)诫娋W(wǎng)，此時該法計算DG應(yīng)承擔的網(wǎng)損分攤量為0。

結(jié)合DG的3種運行場景，分別對2個計算分支的場景適用性進行對比，具體對比結(jié)果如表3所示。

表3 2個計算分支的場景適用性比較分析Table 3 Comparison of scenario applicability between two calculation branches

DG在“本地消納”場景是否應(yīng)該承擔相應(yīng)的網(wǎng)損仍存在爭議，若為保持與低壓配網(wǎng)相同的網(wǎng)損分攤思路，則中壓配網(wǎng)也可采取改進平均網(wǎng)損系數(shù)法；然而，中壓配網(wǎng)采用以線路使用份額為原則的潮流追蹤法能夠更精確地進行網(wǎng)損分攤，符合越來越追求精細化管理的電力市場環(huán)境要求。因此，當配網(wǎng)的計算參數(shù)條件滿足潮流追蹤法的要求時，本文建議采用潮流追蹤法計算網(wǎng)損分攤；若計算參數(shù)條件不能滿足潮流追蹤法的要求，則可采取改進平均網(wǎng)損系數(shù)法。

無論從供電企業(yè)或從業(yè)主的角度考慮都有其道理，且網(wǎng)損分攤方法的選取直接關(guān)系到供電企業(yè)和業(yè)主的利益，兩者存在一定的利益博弈關(guān)系，建議雙方共同商討并慎重決定對策。

4 DG接入配網(wǎng)的網(wǎng)損分攤應(yīng)用

由于中壓配網(wǎng)可以采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法或潮流追蹤法計算配網(wǎng)網(wǎng)損分攤，而2個計算分支的方法原理不同，導(dǎo)致其場景適用性不同。下文以IEEE 33節(jié)點配網(wǎng)為例，對2種計算分支分別進行案例分析。

4.1 含DG的中壓配網(wǎng)模型

本案例的中壓配網(wǎng)場景以IEEE 33節(jié)點配網(wǎng)為例進行分析，電壓等級為10 kV，共有33個節(jié)點、24條線路，具體的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖3所示。

圖3 IEEE 33節(jié)點配電系統(tǒng)Fig.3 IEEE 33-bus distribution system

圖3中節(jié)點1為平衡節(jié)點，其余各節(jié)點的負荷參數(shù)如表4所示，本案例假設(shè)在節(jié)點22處接入額定容量為1 200 kW的光伏發(fā)電電源。

4.2 DG的網(wǎng)損分攤情況

表4 各節(jié)點的負荷參數(shù)Table 4 Load parameters of each node

假設(shè)在節(jié)點22處接入額定容量為1 200 kW的光伏發(fā)電電源，根據(jù)概率統(tǒng)計的方法得到光伏的不同出力在24 h內(nèi)出現(xiàn)的概率，將其折算成如表5所示的微時段時長進行分析。本節(jié)采用牛頓拉夫遜法對圖3的模型進行潮流計算，并分別采用2種計算分支對各微時段DG的網(wǎng)損分攤情況進行計算，得到各個微時段的網(wǎng)損分攤計算結(jié)果如表5所示。

根據(jù)表5的計算結(jié)果，可以得到對應(yīng)微時段下DG應(yīng)該承擔的網(wǎng)損比例，根據(jù)各微時段的時間疊加，可以得到一天24 h內(nèi)DG應(yīng)該承擔的網(wǎng)損電量與網(wǎng)損比例，具體分攤結(jié)果如表6所示。

表5 2種計算分支的DG各微時段網(wǎng)損分攤結(jié)果Table 5 Loss allocation results of DG in every micro-period for two calculation branches

根據(jù)表5和表6可知，當DG處于“本地消納”的運行場景，即DG出力小于節(jié)點22的負荷(90 kW)時，計算分支1中DG參與網(wǎng)損分攤，計算分支2中DG不參與網(wǎng)損分攤，導(dǎo)致計算分支1的網(wǎng)損分攤結(jié)果比計算分支2的大，兩者的DG網(wǎng)損分攤比例分別為6.23%和4.52%，表明分攤方法的場景適用性對DG的網(wǎng)損分攤計算有較大影響。

表6 2個計算分支的典型日DG網(wǎng)損分攤結(jié)果
Table 6 Loss allocation results of DG in typical day for two calculation branches

DG日上網(wǎng)電量/(kW·h)系統(tǒng)日供應(yīng)電量/(kW·h)配網(wǎng)總網(wǎng)損電量/(kW·h)DG應(yīng)分攤電量/(kW·h)DG應(yīng)分攤的網(wǎng)損比例/%計算分支1計算分支2計算分支1計算分支27 864.8 87 713.1 6 417.83 399.80 290.216.234.52

因為目前的網(wǎng)損電量都由電網(wǎng)企業(yè)承擔，因此本文從電網(wǎng)企業(yè)的角度對網(wǎng)損分攤方法的合理性進行分析。本文對加入DG前、后的電網(wǎng)承擔網(wǎng)損率進行對比，分析結(jié)果如表7所示。

表7 加入DG前、后電網(wǎng)企業(yè)承擔的網(wǎng)損率Table 7 Loss rate born by power supply enterprises before and after accessing DG

由表7可知：當加入DG后，但DG不參與分攤時，電網(wǎng)承擔的網(wǎng)損率為7.32%，遠大于加入DG前的網(wǎng)損率6.69%，即電網(wǎng)承擔了多余的網(wǎng)損，提高了電網(wǎng)企業(yè)的網(wǎng)損成本和管理負擔；當采用計算分支1和2進行分攤時，電網(wǎng)承擔的網(wǎng)損率分別降低至6.86%和6.99%，接近加入DG前的網(wǎng)損率，從而減少了DG加入引起的電網(wǎng)企業(yè)的網(wǎng)損成本和管理負擔，進一步驗證了網(wǎng)損分攤的必要性和分攤方法的合理性。

綜合上述分析可知，一方面，采用配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法對DG引起的網(wǎng)損進行分攤具有必要性和合理性；另一方面，根據(jù)中低壓配網(wǎng)的計算參數(shù)完整性可知，低壓配網(wǎng)目前僅能采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法，中壓配網(wǎng)可以采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法或潮流追蹤法。而對于中壓配網(wǎng)分攤方法的選取涉及到供電企業(yè)與業(yè)主的利益，因此，建議供電企業(yè)與業(yè)主共同探討制訂分攤方法時，綜合考慮場景適用性和方法可行性來選取網(wǎng)損分攤方法。

5 結(jié)論

a. 本文在分析傳統(tǒng)網(wǎng)損分攤方法的優(yōu)缺點與對含DG配網(wǎng)的適用性的基礎(chǔ)上，提出一種適用于含DG配網(wǎng)的網(wǎng)損分攤方法。該方法解決了現(xiàn)有網(wǎng)損分攤方法難以適用于含DG配網(wǎng)的缺陷，并依據(jù)計算參數(shù)的完整性可分為改進平均網(wǎng)損系數(shù)法和潮流追蹤法等計算分支。指出低壓配網(wǎng)目前僅能采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法的計算分支，中壓配網(wǎng)則可以采用改進平均網(wǎng)損系數(shù)法或潮流追蹤法等計算分支，當計算參數(shù)條件滿足潮流追蹤法的要求時，本文建議采用潮流追蹤法計算網(wǎng)損分攤。

b. 本文依據(jù)DG的出力和負荷消納情況將DG的運行場景分為“不發(fā)電”、“本地消納”和“余量上網(wǎng)” 3種，分析發(fā)現(xiàn)“本地消納”運行場景的網(wǎng)損分攤必要性存在較大爭議，需要分析網(wǎng)損分攤方法的場景適用性差異。

c. 本文從分攤原理上對網(wǎng)損分攤方法的場景適用性進行分析，結(jié)果表明計算分支1和2主要對“本地消納”場景下的網(wǎng)損分攤適用性存在差異，并通過實例驗證了所提配網(wǎng)網(wǎng)損分攤方法的實用性、合理性與場景適用性。分析結(jié)果表明DG理應(yīng)參與網(wǎng)損分攤，并建議供電企業(yè)在制訂網(wǎng)損分攤方法時，綜合考慮分攤方法的場景適用性。