為減少城市霧霾污染，持續(xù)發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)，國家能源部門出臺(tái)了一系列有關(guān)電能替代的文件，以促進(jìn)綠色能源逐步替代污染能源，減少純碳粉塵、二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等污染物質(zhì)的排放，構(gòu)建綠色發(fā)展的城市環(huán)境。

近年來，北方城市中燃煤取暖的居民已逐步采用電采暖取暖；工業(yè)、制造業(yè)大力推進(jìn)電鍋爐、電窯爐作為生產(chǎn)動(dòng)力源；交通運(yùn)輸領(lǐng)域引入電動(dòng)汽車、電動(dòng)公交等出行方式，推廣港口供電、陸電登機(jī)；電力供應(yīng)和消費(fèi)領(lǐng)域使用儲(chǔ)能設(shè)備、電炊具等。

在電能替代背景下，配電網(wǎng)供電負(fù)荷峰谷差持續(xù)增加，配電變壓器（以下簡(jiǎn)稱配變）空載損耗顯著增大，不利于配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隨著有載調(diào)容配變制造技術(shù)的逐漸成熟，以較低成本推廣有載調(diào)容配變已成為可能。那么，將常規(guī)配變改造為有載調(diào)容配變，高峰負(fù)荷時(shí)采用大容量運(yùn)行，低谷負(fù)荷時(shí)切換至小容量，可以有效解決電能替代引起的電能損耗問題。

目前，國內(nèi)外關(guān)于有載調(diào)容配變的研究較少。文獻(xiàn)[7]對(duì)有載調(diào)容變壓器在配電網(wǎng)中的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益與大小容量的運(yùn)行時(shí)間比例密切相關(guān)，驗(yàn)證了電力負(fù)荷特性對(duì)有載調(diào)容變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響；文獻(xiàn)[8]通過分析有載調(diào)容變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和臨界經(jīng)濟(jì)容量，給出了有載調(diào)容配變的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行策略和安全運(yùn)行策略；文獻(xiàn)[9]則針對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)提出了一種自適應(yīng)負(fù)荷型配變，可在不切斷負(fù)荷的情況下，根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)變壓器額定容量運(yùn)行方式的自動(dòng)切換。

現(xiàn)有有載調(diào)容配變的研究主要針對(duì)農(nóng)村配電網(wǎng)，未見文獻(xiàn)研究電能替代下的城市配電網(wǎng)有載調(diào)容配變的規(guī)劃問題。相比農(nóng)村電網(wǎng)，電能替代下的城市配電網(wǎng)負(fù)荷特性不同，并且，現(xiàn)階段僅有北京、蘇州等少部分發(fā)達(dá)城市將少數(shù)臺(tái)區(qū)負(fù)荷變化較大的配變改造為有載調(diào)容配變，還沒有進(jìn)行大面積推廣。因此，研究電能替代下的城市配電網(wǎng)有載調(diào)容配變規(guī)劃問題，對(duì)減少配電網(wǎng)的電能損耗和提高電能替代的經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

本文在電能替代背景下，將配變升級(jí)改造與電能替代相結(jié)合，研究電能替代下的城市配電網(wǎng)有載調(diào)容配變規(guī)劃問題。首先分析了城市配電網(wǎng)電能替代主要場(chǎng)景下的負(fù)荷變化情況；然后根據(jù)有載調(diào)容配變和常規(guī)配變的損耗關(guān)系，提出了有載調(diào)容配變更換判據(jù)；最后通過有載調(diào)容配變更換成本效益分析，提出電能替代下的城市配電網(wǎng)有載調(diào)容配變規(guī)劃方法，進(jìn)而得到電能替代下的城市配電網(wǎng)配變最優(yōu)規(guī)劃方案，為電能替代項(xiàng)目配套建設(shè)配變升級(jí)改造提供了理論依據(jù)。

圖1 城市配電網(wǎng)電能替代的主要場(chǎng)景

結(jié)論

本文根據(jù)有載調(diào)容配變和常規(guī)配變的損耗關(guān)系推導(dǎo)出有載調(diào)容配變更換判據(jù)，然后基于有載調(diào)容配變更換成本效益分析，提出了一種電能替代下的城市配電網(wǎng)有載調(diào)容配變規(guī)劃方法。該方法利用有載調(diào)容配變更換判據(jù)得到有載調(diào)容配變可更換點(diǎn)集合，然后在該集合的基礎(chǔ)上，求解有載調(diào)容配變規(guī)劃模型，避免了對(duì)無需更換為有載調(diào)容配變的電能替代點(diǎn)的計(jì)算，減少了配變規(guī)劃的計(jì)算量。

算例結(jié)果表明，本文所提規(guī)劃方法能夠根據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷快速得到電能替代下的城市配電網(wǎng)配變最優(yōu)規(guī)劃方案，有效降低了電能替代下城市配電網(wǎng)的配變運(yùn)行損耗，對(duì)有載調(diào)容配變的大范圍應(yīng)用有著推進(jìn)作用。