為減少城市霧霾污染，持續發展城市經濟建設，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的排放，構建綠色發展的城市環境。

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、制造業大力推進電鍋爐、電窯爐作為生產動力源；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，配電網供電負荷峰谷差持續增加，配電變壓器（以下簡稱配變）空載損耗顯著增大，不利于配電網的經濟運行。隨著有載調容配變制造技術的逐漸成熟，以較低成本推廣有載調容配變已成為可能。那么，將常規配變改造為有載調容配變，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，國內外關于有載調容配變的研究較少。文獻[7]對有載調容變壓器在配電網中的技術性和經濟性進行研究，發現其經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容變壓器經濟運行的影響；文獻[8]通過分析有載調容變壓器的經濟運行方式和臨界經濟容量，給出了有載調容配變的經濟運行策略和安全運行策略；文獻[9]則針對農村電網提出了一種自適應負荷型配變，可在不切斷負荷的情況下，根據負荷的實際情況，實現變壓器額定容量運行方式的自動切換。

現有有載調容配變的研究主要針對農村配電網，未見文獻研究電能替代下的城市配電網有載調容配變的規劃問題。相比農村電網，電能替代下的城市配電網負荷特性不同，并且，現階段僅有北京、蘇州等少部分發達城市將少數臺區負荷變化較大的配變改造為有載調容配變，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有載調容配變規劃問題，對減少配電網的電能損耗和提高電能替代的經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有載調容配變規劃問題。首先分析了城市配電網電能替代主要場景下的負荷變化情況；然后根據有載調容配變和常規配變的損耗關系，提出了有載調容配變更換判據；最后通過有載調容配變更換成本效益分析，提出電能替代下的城市配電網有載調容配變規劃方法，進而得到電能替代下的城市配電網配變最優規劃方案，為電能替代項目配套建設配變升級改造提供了理論依據。

圖1 城市配電網電能替代的主要場景

結論

本文根據有載調容配變和常規配變的損耗關系推導出有載調容配變更換判據，然后基于有載調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有載調容配變規劃方法。該方法利用有載調容配變更換判據得到有載調容配變可更換點集合，然后在該集合的基礎上，求解有載調容配變規劃模型，避免了對無需更換為有載調容配變的電能替代點的計算，減少了配變規劃的計算量。

算例結果表明，本文所提規劃方法能夠根據預測的負荷快速得到電能替代下的城市配電網配變最優規劃方案，有效降低了電能替代下城市配電網的配變運行損耗，對有載調容配變的大范圍應用有著推進作用。