摘要：智能用电条件下，用户侧安装的大量的分布式电源、储能、电动汽车和柔性负荷等智能用电设备，其中分布式电源、储能、柔性负荷能够显著改变用户负荷峰值，从而影响到配电网变电站的布点和设备的容量选择。本文主要研究智能用电对配电网规划影响，从智能用电对规划年预测负荷峰值的影响出发，探究智能用电对配电网规划各个阶段的具体影响。
关键词：智能用电；配电网；网络规划；影响分析
1. 智能用电对配电网网络拓扑的影响
变电站投资在城市配电网总投资中占据显著比重。据统计，变电站投资通常达到配电网总投资的 60％以上，其运行维护费用超过配电网运行维护费用的 20％。因此，变电站规划一直备受业界关注。通常的变电站规划能够有效的解决在传统配电网形态下新建负荷园区和既有区域扩展问题，但是并未将用户侧的智能用电加以考虑，因而存在以下不足：
（1）规划区域内可用来削峰的分布式电源通常不被考虑。规划区内可用来削峰的分布式电源，如燃气轮机、冷热电三联供（CHP），在规划过程中不被规划人员所重视。实际经验表明，若在变电站规划阶段，考虑需求侧管理（DSM）措施，鼓励用户侧分布式电源 在负荷高峰参与削峰，则配电公司和用户都将从中受益。
（2）同时系数尚不能有效计及各节点的负荷特性。由于负荷特性不同，不同类型的负荷不会同时达到最大值。通常的处理方法是根据各负荷类型的构成比例，确定同时系数，并用该系数修正各负荷值。这种把反映总负荷特性的同时系数用于处理局部范围内各负荷达到峰值的“同时”问题的做法，容易导致变电站布点不合理，变压器负载率不平衡：单座变电站供电范围内的同类型负荷由于在规划中计及了同时系数，可能导致变压器实际处于高负载率运行，无法应对主变 N-1；而完全不同类型的负荷则因为没有充分利用错峰效应，使得变压器长期低负载运行，变电容量得不到充分利用。
因此需要研究智能用电对配电网变电站规划影响，从而为考虑智能用电的配电网规划提供理论基础，提供电网规划效果。
1.1 分布式电源、柔性负荷的削峰作用
在传统变电站规划方法中，规划者首先预测规划水平年内的最大负荷，以投资成本最小为目标，然后采用优化方法，确定最优规划方案。这种基于最大负荷的规划方法往往需要大量投资，不仅增加了投资风险，而且电力设备利用率不高。其弊端表现在夏季负荷激增所导致的电力短时不足，为满足短时峰荷用电，配电公司不得不增加投资。而随着负荷峰谷差不断增大，电力设施利用率又逐年下降。
如图 1.1 所示，为满足最大负荷下的供电要求，传统规划方法直接按照规划水平年内的最大负荷Lmax规划变电站。考虑分布式电源削峰的变电站规划则按照低于负荷峰值的负荷水平L0规划配电网，同时配备一定容量可调度分布式电源，用以满足最大负荷下的用电需求，一旦负荷超过L0，投入分布式电源，以满足负荷要求。柔性负荷和分布式电源具有类似的削峰作用，亦可以有效降低系统峰荷。
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图1.1 配电网的负荷特性持续曲线
根据目前电网的基本运行特点，系统最高的5%的峰荷通常只运行数十小时；采用分布式电源、柔性负荷进行削峰之后，则在配电网变电站规划阶段各个负荷点预测负荷值将下降，从而可以减少所规划的变电站的数量和设备容量。
1.2智能用电条件下的精细化负荷预测对变电站规划的优化
前文已述，传统的变电站规划通常采用同时系数来计算负荷点的预测负荷，易于导致单座变电站供电范围内的同类型负荷由于在规划中计及了同时系数，变压器实际处于高负载率运行，无法应对主变 N-1；而完全不同类型的负荷则因为没有充分利用错峰效应，使得变压器长期低负载运行，变电容量得不到充分利用。
在智能用电条件下，由于智能电表的安装和应用，能够对用户负荷进行更加准确的描述，对多行业负荷的运行特性可以分类研究，从而采用典型负荷曲线求和方法获得规划预测负荷。
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图1.2 典型负荷日特性曲线
如图 1.2所示的三种典型负荷日曲线是采用聚类方法，对某省2000 多个电力用户 2015-2019 年间负荷数据（大部分来自负荷数据库和 SCADA，部分数据来自用户侧的负荷测录仪）分析拟和而成。从而，负荷节点的负荷可表示各个不用用地性质单元负荷之和的峰值。
考虑了典型用户的负荷曲线之后，可以避免单一地块负荷性质相同导致的同时系数估计过小，又充分考虑区域内不同类型负荷的错峰效果，能够形成更加符合实际的变电站规划方案。
2智能用电对配电网设备选型的影响
采用了智能用电设备之后，用户安装了分布式电源、储能、电动汽车、柔性负荷等智能用电设备，能够有效降低系统峰荷，使得配电网规划中能够选择更为轻量型的一次设备，降低规划成本。
风电和光伏等分布式电源容量的增加，会影响配电网的潮流分布，对配电网潮流的起到一定的抵消作用；储能电池这类智能用电负荷具有快速的能量响应能力，能够根据电网的能量需求快速地充放电，减小系统的负荷峰谷差，实现“削峰填谷”，从而使得配电网规划中可以选取更低容量的电气设备。
用户侧柔性负荷的大量接入，使得用户对电力价格机制有了良好的反馈能力，能在电价高峰时期（同时也是负荷高峰时期）快速减少用电，在电价低谷时期（同时也是负荷低谷）增加用电，改善电网的负荷特性。
智能用电用户参与了需求响应之后，能够明显减小用电峰荷，使得整体负荷水平更加平稳。总体来说，智能用电设备，包括分布式电源、储能、电动汽车、柔性负荷等，均能减小电网的峰谷差，降低系统峰荷，从而使得电网能够选择更低容量的电气设备，降低配电网的设备成本。
3 结论
智能用电和分布式电源的接入导致配电网成为了有源网络，高渗透率的分布式电源接入可能导致双向潮流，对配电网的保护整定提出了新的挑战；分布式电源和电动汽车自有的电力电子器件为配电网带来了大量的谐波注入，如何处理谐波问题将直接决定配电网电能质量的好坏；柔性负荷、储能和可控的电动汽车充放电过程则为配电网的广域控制提供了新的手段，其可以改善配电网的负荷曲线及系统的负荷曲线，从而降低负荷峰谷差，推迟配电网的投资建设，提高配电网的供电效率。
参考文献：
[1] 戴上，张焰，祝达康. 含有微电网的配电网规划方法[J]. 电力系统自动化， 2010， (22): 41-45.