為減少城市霧霾污染，持續(xù)發(fā)展城市經(jīng)濟建設，國家能源部門出臺了一系列有關電能替代的文件，以促進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)大力推進電鍋爐、電窯爐作為生產(chǎn)動力源；交通運輸領域引入電動汽車、電動公交等出行方式，推廣港口供電、陸電登機；電力供應和消費領域使用儲能設備、電炊具等。

在電能替代背景下，配電網(wǎng)供電負荷峰谷差持續(xù)增加，配電變壓器（以下簡稱配變）空載損耗顯著增大，不利于配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。隨著有載調(diào)容配變制造技術的逐漸成熟，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，高峰負荷時采用大容量運行，低谷負荷時切換至小容量，可以有效解決電能替代引起的電能損耗問題。

目前，國內(nèi)外關于有載調(diào)容配變的研究較少。文獻[7]對有載調(diào)容變壓器在配電網(wǎng)中的技術性和經(jīng)濟性進行研究，發(fā)現(xiàn)其經(jīng)濟效益與大小容量的運行時間比例密切相關，驗證了電力負荷特性對有載調(diào)容變壓器經(jīng)濟運行的影響；文獻[8]通過分析有載調(diào)容變壓器的經(jīng)濟運行方式和臨界經(jīng)濟容量，給出了有載調(diào)容配變的經(jīng)濟運行策略和安全運行策略；文獻[9]則針對農(nóng)村電網(wǎng)提出了一種自適應負荷型配變，可在不切斷負荷的情況下，根據(jù)負荷的實際情況，實現(xiàn)變壓器額定容量運行方式的自動切換。

現(xiàn)有有載調(diào)容配變的研究主要針對農(nóng)村配電網(wǎng)，未見文獻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)負荷特性不同，并且，現(xiàn)階段僅有北京、蘇州等少部分發(fā)達城市將少數(shù)臺區(qū)負荷變化較大的配變改造為有載調(diào)容配變，還沒有進行大面積推廣。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，對減少配電網(wǎng)的電能損耗和提高電能替代的經(jīng)濟效益具有重要意義。

本文在電能替代背景下，將配變升級改造與電能替代相結合，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)電能替代主要場景下的負荷變化情況；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，為電能替代項目配套建設配變升級改造提供了理論依據(jù)。

圖1 城市配電網(wǎng)電能替代的主要場景

結論

本文根據(jù)有載調(diào)容配變和常規(guī)配變的損耗關系推導出有載調(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)容配變可更換點集合，然后在該集合的基礎上，求解有載調(diào)容配變規(guī)劃模型，避免了對無需更換為有載調(diào)容配變的電能替代點的計算，減少了配變規(guī)劃的計算量。

算例結果表明，本文所提規(guī)劃方法能夠根據(jù)預測的負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)的配變運行損耗，對有載調(diào)容配變的大范圍應用有著推進作用。