分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓水平的影響研究

楊 楠,張 強(qiáng)

（1.山西省電力公司檢修分公司;2.山西省電力公司計(jì)量中心, 太原 030032）

分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓水平的影響研究

楊 楠1,張 強(qiáng)2

（1.山西省電力公司檢修分公司;2.山西省電力公司計(jì)量中心, 太原 030032）

分布式電源的接入配電網(wǎng)將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電壓分布產(chǎn)生很大影響。如何減少分布式電源并網(wǎng)后給配電網(wǎng)電壓帶來(lái)的影響，已經(jīng)成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。這就要求對(duì)接入分布式電源的配電網(wǎng)進(jìn)行充分研究，從而總結(jié)出一套切實(shí)可行的將分布式電源接入配電網(wǎng)的運(yùn)行方案，以提高配電網(wǎng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

分布式電源；配電網(wǎng)；電壓分布

1 緒論

當(dāng)今世界供電系統(tǒng)的主要供電方式仍舊采用集中式供電這種形式，但是大電網(wǎng)分布的地域廣大，接入的設(shè)備多且復(fù)雜，其中的任何一處故障，其影響將會(huì)擴(kuò)散到全網(wǎng)，嚴(yán)重者將造成整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的崩潰解列。為解決這些日益突出的問(wèn)題，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家提出了大電網(wǎng)與分布式發(fā)電聯(lián)合并網(wǎng)運(yùn)行的供電方式，以此來(lái)提高原有電力系統(tǒng)的安全性、可靠性與靈活性。然而，這種新的供電模式對(duì)原有電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性以及電網(wǎng)的規(guī)劃與管理產(chǎn)生很大的影響。分布式電源接入配電網(wǎng)將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量、繼電保護(hù)和電網(wǎng)規(guī)劃等方面產(chǎn)生多層次的影響。

本文采用的算例是標(biāo)準(zhǔn)的IEEE33節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)可知，此配電網(wǎng)中總的有功負(fù)荷為3715kW，無(wú)功負(fù)荷為2300kVar。基于安全性和經(jīng)濟(jì)性的考量，分布式電源一般都工作在額定工況附近。這樣其發(fā)的有功和無(wú)功基本上保持不變。

2 接入點(diǎn)不同對(duì)配網(wǎng)電壓分布的影響

通過(guò)仿真分析可知，沿著潮流的方向，各節(jié)點(diǎn)電壓逐漸降低。距離電壓源越近的節(jié)點(diǎn)，其電壓越高。由于節(jié)點(diǎn)17所在的線路負(fù)荷較重，加之線路較長(zhǎng)，作為此分支線路的末節(jié)點(diǎn)，其最終電壓降落最大，電壓最低。雖然23、24節(jié)點(diǎn)所在支路的負(fù)荷較重，但距電壓源較近，因而其電壓的降落不是很明顯。

為了研究分布式電源接入點(diǎn)對(duì)配網(wǎng)電壓的影響，這里進(jìn)行仿真算例1.1的研究：在節(jié)點(diǎn)31、21、17、14、24分別接入容量為400、200、200、100和100kW的分布式電源。在本算例中，接入分布式電源的節(jié)點(diǎn)基本位于線路的末端。在驗(yàn)證分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓分布影響的同時(shí)，也便于與其他接入位置和接入容量的分布式電源并網(wǎng)方案進(jìn)行比較。

根據(jù)仿真所得的數(shù)據(jù)將各節(jié)點(diǎn)在配電網(wǎng)并入分布式電源前后的電壓繪制在圖上，如圖1所示。

圖1 算例1.1中各節(jié)點(diǎn)電壓分布

經(jīng)過(guò)比較分析可得到結(jié)論, 當(dāng)配電網(wǎng)中沒(méi)有接入分布式電源時(shí)，處于線路末端的數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓已經(jīng)很低，處于安全運(yùn)行的臨界位置。當(dāng)在負(fù)荷高峰時(shí)，線路末端的電壓有可能越過(guò)極限位置。同時(shí)從圖中可以看出，布式電源接入配電網(wǎng)運(yùn)行后，路上的電壓有明顯的抬升，布式電源對(duì)各節(jié)點(diǎn)的電壓起到了支撐作用。可以說(shuō)分布式電源對(duì)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓分布改善的作用非常明顯。

在算例1.1中，六個(gè)分布式電源的接入位置基本上位于饋線的末端。從以上的分析中我們可以看到，此種接入情況下，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的電壓起了支撐作用。但是此方案的優(yōu)劣我們無(wú)法直接判斷。因而本文又設(shè)計(jì)了四組對(duì)照接入位置，具體接入方式此處省略。

各實(shí)驗(yàn)方案的位置接入特點(diǎn)是：

方案1.2：分布式電源并入線路上負(fù)荷較重的節(jié)點(diǎn)。

方案1.3：分布式電源沿著一條主要支路并入網(wǎng)絡(luò)。

方案1.4：分布式電源在配電網(wǎng)的分支節(jié)點(diǎn)處并入網(wǎng)絡(luò)。

方案1.5：分布式電源集中分布。

圖2 各算例仿真電壓圖

按照上述方案，分別對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，將結(jié)果繪成圖2。從圖2中我們可以看到在總的出力相同的情況下，任何接入方式都會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓起到一定的支撐作用。但是不同的接入方式對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電壓支撐作用有著明顯的不同。并且，不同的接入位置對(duì)不同的線路上節(jié)點(diǎn)支撐作用的大小也是明顯不同的。從圖中我們看出，原來(lái)的接入點(diǎn)并不是最理想的，方案1.3的接入方式好于實(shí)驗(yàn)方案1.1，方案1.1又好于方案1.4。所以科學(xué)選擇接入點(diǎn)可以更好地對(duì)配電網(wǎng)電壓進(jìn)行控制。

3 結(jié)論

分布式電源的接入將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的電壓分布產(chǎn)生很重要的影響。而這一影響的大小與分布式電源的容量和接入位置有著很大的關(guān)系。綜合比較上述各方案的電壓分布，結(jié)合大量的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以發(fā)現(xiàn)以下基本規(guī)律：

（1）分布式電源的接入點(diǎn)越靠近系統(tǒng)的母線時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的電壓分布的影響越小。

（2）在總?cè)萘肯嗤那闆r下，分布式電源分散接入配電網(wǎng)對(duì)各節(jié)點(diǎn)的電壓支撐作用的效果明顯優(yōu)于集中式的接入。

（3）從維持電壓變化率的角度上看，分布式電源的接入點(diǎn)不宜選分支線路上的中間節(jié)點(diǎn)處，選在線路的末端或靠近尾部較為合適。

（4）對(duì)于輻射式網(wǎng)絡(luò)，一種分布式電源的接入位置方案，往往不能照顧到所有的支路，而一般以長(zhǎng)線路作為主要的參考線路較為合適。

[1]丁思敏.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響的研究[D].南京：南京理工大學(xué),2010.

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