新能源發電背景下電網調度問題的研究

廖子熙

摘 要：本文通過對新能源發電系統對配電網架構分析，配網潮流的計算，對繼電保護的影響和配網故障恢復方面進行了研究，分析新能源發電系統對現有電網調度的影響因素及相應對策。

關鍵詞：新能源；電網調度

1 前言

近年來分布式發電的研究越來越受到各個國家的重視。許多國家和地區已經將新能源分布式發電技術進入了實用化階段，國內在新能源發電方面也走在了前列，其中包括了風力發電機組、光伏電池陣列、水力蓄電發電機組以及小型熱電聯產等設備。本文將結合新能源發電的容量和分布式新能源的接入位置這些因素，通過正常情況下以及發生故障時的分析，研究新能源發電對地區電網調度各方面因素的影響。

2 新能源發電系統對配電網架結構影響分析

目前配電網的接線方式一般采用放射式接線、樹干式接線以及環網式接線，采取何種接線方式取決于經濟性以及供電可靠性。

2.1 放射式接線

⑴單回路放射線式接線。這種接線方式具有操作維護方便，線路敷設簡單等優點，但同時也就有可靠性比較低，當某段線路發生故障時，該段線路上的所有用戶都需要停電，影響面積比較大等缺點。

⑵有公共備用干線的放射式接線。這種接線方式除了具有單回線路放射式接線優點外，還具有在電源發生故障時能夠保證對用戶的供電的優點，因此一般可以供二級負荷，如果備用電源可靠也可以供以及負荷。

2.2 樹干式接線

⑴單回路樹干式接線。該接線方式是從降壓變電站引出干線，所有負荷都是從該干線的分支線中引出用于供電，總的引出線路比較少，能夠減少供電設備的數量以及投資，同時線路架設也比較簡單，但這種接線方式的供電可靠性比較差，當主干線發生故障時，干線上的支線上的負荷都將停電，一般只能用于對三級負荷的供電。

⑵雙回路樹干式接線。這種接線方式可以分為單側供電雙回路樹干接線方式以及雙側供電雙回路樹干接線方式兩種，雙回路樹干接線方式的供電可靠性要比單回路樹干式供電可靠性要高，但是增加了電網投資并且接線方式也更加復雜。由于雙側供電雙回路樹干接線方式增加了一組供電電源，供電可靠性將更高，能夠滿足對重要用戶的需求。

2.3 環網供電方式

在以上介紹的幾種介紹方式中，環網供電接線方式的可靠性是最高的，它可以開環運行也可以閉環運行，無論那一段線路出現了故障，都能夠保障非故障路段不停電運行，但是其接線方式、整定配合以及保護裝置等方面都將比較復雜。

新能源發電系統的接入，將使地區電網從一個輻射狀的網絡變化成為一個分布電源并且與用戶互聯的一個電網絡，在沒有分布式的新能源電源時，線路上的潮流是單方向的，并隨著距電源距離的增加有功電流逐漸減小。但當并入了分布式新能源后，電網中系統的潮流不再是單方向，根據分布式新能源接入的位置、容量以及負荷的大小，電網線路中的潮流可能增加也可能減小。

3 含新能源電網的配網潮流計算

新能源發電與系統相連具有多種接口形式，如果需要精確的計算各種分布式新能源接入電網后系統的潮流，那么就需要考慮電源的不同類型以及接口形式，建立相應模型。

鑒于中小容量的新能源發電系統并入電網后，很少正面參與系統的電壓調節，從系統的角度來看，新能源發電系統可以看成是具有可控功能的動態負荷。在本文的研究過程中，視新能源發電系統的出力保持不變，不會隨著節點電壓的變化而發生變化，同時新能源發電系統一般靠近負荷側，于是可架設新能源發電系統的接入點在負荷節點上。

基于此，含有新能源發電系統的電網潮流可采取疊加算法，將分別計算系統電源對電網線路的影響以及新能源發電系統對電網線路的影響，將系統電源等效電壓源并且將其短路，把新能源電源等效功率表示為電流源并將其開路，用來計算含有新能源發電系統的電網線路上電壓的分布。

4 新能源發電系統對電流保護的影響

電流保護是基于電流升高而發生動作的一種保護，根據其繼電保護的速動性要求，保護裝置的動作時間必須能夠滿足系統的穩定性已經用戶的供電可靠性。在簡單、具有選擇性以及可靠的條件下，保護裝置動作越快越好。對于僅僅反映電流增加而瞬時能夠動作的電流保護成為電流速斷保護。限時過流保護為了保證繼電保護裝置動作的選擇性，不會使停電范圍增大，繼電保護裝置其動作值的整定必須能夠保證下一條線路的出口處發生故障時保護不起動，即躲開下一條線路出口處短路條件來進行整定。過電流保護的整定通常按照其起動電流躲開最大負荷來進行計算，在一般的情況下，過電流保護不但能夠保護線路的全場，而且也能夠保護相鄰線路的作用，具有后備保護功能。

目前，我國的中、低壓配電網中主要是單側電源、輻射型供電網絡，新能源發電系統接入配電網后，輻射式的網絡將變為一種遍布分布式電源和用戶互聯的網絡，潮流也不再是單向地從變電站母線流向各負荷。配電網潮流的變化使得電網中電流保護整定和機理也發生了深刻變化。

5 配電網故障恢復

新能源系統接入電網后，配電網的系統結構以及運行方式都發生了很大的變化，同時由于新能源的類型有很多，其相應數學模型以及在配電網中所承擔的作用也并不完全相同，不能夠按照常規并入電網中的電源來進行處理，這些因素對配電網在發生故障時的故障恢復都會帶來一定的影響。

為了充分地利用新能源，提供配電網系統的穩定性以及可靠性，IEEE對新能源的并網標準IEEE929-2000進行了相應的修正，研究并且提出了解決孤島問題的規則和標準：IEEE1547-2003。在該規范中規定了不能出現有意識的孤島，鼓勵供電企業以及客戶盡最大可能地通過相關技術手段達到孤島運行并且能夠在其他如經濟等方面達成共識。根據此標準的規定，可以用一種含有新能源孤島的配電網故障恢復方法，通過分析表明，在分布式電源注入容量比較大的情況下，該恢復方法能夠提高配網的運行穩定性以及供電可靠性。另外還可以用一種含有多代理技術的電網黑啟動故障恢復方法，它通過與含有分布式電源的孤島獨立運行策略相互結合，形成了一種適用于現代電力系統故障恢復的新技術。與一般傳統的故障恢復方法相比較，具有故障恢復成功率高和故障恢復速度快等一系列優點，同時在很大一部分程度上適應了分布式電源越來越流行的趨勢，體現了分布式電源具有廣闊的應用前景。

6 總結

通過以上的分析可知，新能源發電系統并入地區電網后，在容許分布式新能源孤島存在的基礎上，指定合適的故障恢復策略，能夠大大提高電網的故障恢復成功率以及故障恢復速度，提高了供電系統的穩定性和可靠性。

[參考文獻]

[1]盧志剛，董玉香.含分布式電源的配電網故障恢復策略[J].電力系統自動化.2007，31（1）：89-93.

[2]魏巍，李興源，廖萍，等.含分布式電源的電力系統多代理故障恢復新方法[J].電力線系統自動化.2009，33 3）89-93.