分布式電源在配網(wǎng)中優(yōu)化選址的研究

申雪++賀浩

摘 要：分布式電源（Distributed Generation，DG）的接入位置與其給配電網(wǎng)帶來(lái)的影響好壞關(guān)系密切。該文采用考慮網(wǎng)損敏感度與電壓穩(wěn)定性的方法來(lái)確定DG安裝位置，并與僅考慮前者的方法對(duì)比分析，結(jié)果表明該文提出的確定DG安裝位置方法的優(yōu)越性。算例結(jié)果表明，該文方法能得到合理的DG位置方案，驗(yàn)證了模型的有效性及可行性。

關(guān)鍵詞：分布式電源 網(wǎng)損敏感度 電壓穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TN715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（b）-0074-03

Research on Optimal Location of Distributed Generation in Distribution Network

Shen Xue He Hao

（Dali Power Supply Bureau， DaLi YunNan， 671000， China）

Abstract： When DG （Distributed Generation） meets distribution network， there is a closely relationship between the followed effect and DGs sites. A method based on sensitivity of power loss and stability of voltage was presented to choose DGs sites， and compared with the method only considered former， results showed the superiority of the method which determined DGs sites proposed by this paper. Results of example analysis showed that using the proposed method could obtain thoughtful configuration scheme of DG，thus the effectiveness and feasibility of the model are validated.

Key Words：Distributed generation； Sensitivity of power loss； Stability of voltage

伴隨著科技的發(fā)展，能源危機(jī)及環(huán)境問(wèn)題也日益突出，分布式電源（Distributed Generation，DG）接入配電網(wǎng)已成為各國(guó)實(shí)行節(jié)能減排的重要舉措之一[1]。相比傳統(tǒng)發(fā)電，DG具有緩解環(huán)境污染、減少投資費(fèi)用、降低網(wǎng)損、提高供電可靠性及節(jié)省DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.35.074

分布式電源在配網(wǎng)中優(yōu)化選址的研究

申雪 賀浩

（大理供電局 云南大理 671000）

摘 要：分布式電源（Distributed Generation，DG）的接入位置與其給配電網(wǎng)帶來(lái)的影響好壞關(guān)系密切。該文采用考慮網(wǎng)損敏感度與電壓穩(wěn)定性的方法來(lái)確定DG安裝位置，并與僅考慮前者的方法對(duì)比分析，結(jié)果表明該文提出的確定DG安裝位置方法的優(yōu)越性。算例結(jié)果表明，該文方法能得到合理的DG位置方案，驗(yàn)證了模型的有效性及可行性。

關(guān)鍵詞：分布式電源 網(wǎng)損敏感度 電壓穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：TN715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（b）-0074-03

Research on Optimal Location of Distributed Generation in Distribution Network

Shen Xue He Hao

（Dali Power Supply Bureau， DaLi YunNan， 671000， China）

Abstract： When DG （Distributed Generation） meets distribution network， there is a closely relationship between the followed effect and DGs sites. A method based on sensitivity of power loss and stability of voltage was presented to choose DGs sites， and compared with the method only considered former， results showed the superiority of the method which determined DGs sites proposed by this paper. Results of example analysis showed that using the proposed method could obtain thoughtful configuration scheme of DG，thus the effectiveness and feasibility of the model are validated.

Key Words：Distributed generation； Sensitivity of power loss； Stability of voltage化石燃料等優(yōu)點(diǎn)。

DG接入配電網(wǎng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)潮流、網(wǎng)損、繼電保護(hù)和節(jié)點(diǎn)電壓等方面帶來(lái)影響，而DG的接入位置和容量決定著影響的好壞[2-3]。國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)DG選址進(jìn)行了研究，成果顯著[4-7]。文獻(xiàn)[4]推導(dǎo)了配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷與網(wǎng)損的關(guān)系式，并以此作為選擇DG接入位置的依據(jù)，得到網(wǎng)損最小的配置方案。文獻(xiàn)[5]通過(guò)負(fù)荷功率法將節(jié)點(diǎn)有功、無(wú)功負(fù)荷對(duì)有功網(wǎng)損的貢獻(xiàn)結(jié)合，得到各節(jié)點(diǎn)的等效網(wǎng)損微增率，利用該指標(biāo)確定DG最優(yōu)位置，得到系統(tǒng)網(wǎng)損最小的方案。這兩個(gè)文獻(xiàn)都是從降低系統(tǒng)網(wǎng)損的角度來(lái)考慮DG的接入位置，但均沒(méi)有考慮到電壓分布，對(duì)于長(zhǎng)線路重負(fù)荷情況可能導(dǎo)致靠近線路末端節(jié)點(diǎn)電壓不滿足要求。文獻(xiàn)[6]采用靈敏度分析法對(duì)系統(tǒng)中各母線的電壓穩(wěn)定性進(jìn)行分析，得到靜態(tài)電壓穩(wěn)定指標(biāo)，將DG接入位置選在穩(wěn)定性指標(biāo)較差的母線處，以改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，提高配網(wǎng)承受負(fù)荷增長(zhǎng)的能力，但是沒(méi)有考慮到節(jié)點(diǎn)負(fù)荷對(duì)網(wǎng)損的貢獻(xiàn)程度。

該文在建立DG選址模型時(shí)，從配網(wǎng)本身的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和負(fù)荷數(shù)據(jù)出發(fā)，同時(shí)考慮網(wǎng)損敏感度和電壓穩(wěn)定性兩方面，將其歸一化后相加并對(duì)結(jié)果進(jìn)行降序排列作為DG選址的依據(jù)。算例結(jié)果表明，采用該文方法對(duì)DG進(jìn)行接入位置選擇更合理，更大程度上綜合改善了系統(tǒng)的運(yùn)行水平。

1 DG選址

文獻(xiàn)[4]通過(guò)分析節(jié)點(diǎn)負(fù)荷對(duì)網(wǎng)損的敏感程度來(lái)選擇DG接入點(diǎn)，得到的DG配置對(duì)降低網(wǎng)損有一定效果，但該方法沒(méi)有顧及到電壓穩(wěn)定，如果線路過(guò)長(zhǎng)且負(fù)荷較重，則可能導(dǎo)致電壓失穩(wěn)以至于出現(xiàn)電壓崩潰的現(xiàn)象。文獻(xiàn)[6]將支路電壓穩(wěn)定性指標(biāo)作為DG選址的依據(jù)，得到的DG接入點(diǎn)對(duì)改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定及提高配電網(wǎng)承受負(fù)荷增長(zhǎng)能力有一定效果。支路電壓穩(wěn)定性表征的是當(dāng)有擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)維持電壓的能力。為了兼顧網(wǎng)損和電壓兩方面要求，該文將網(wǎng)損敏感度和支路電壓穩(wěn)定性結(jié)合，形成DG選址的依據(jù)。假設(shè)DG直接安裝在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，與原負(fù)荷形成節(jié)點(diǎn)等效負(fù)荷。

1.1 網(wǎng)損敏感度

（1）

式中為節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷對(duì)網(wǎng)損的敏感程度，為根節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的等值阻抗，越大表示節(jié)點(diǎn)處負(fù)荷引起的網(wǎng)損越大，當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定時(shí)，節(jié)點(diǎn)的等值阻抗確定，若此時(shí)較大，表明節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷過(guò)大，有必要接入DG降低節(jié)點(diǎn)等效負(fù)荷，起到降低網(wǎng)損的效果。

1.2 支路電壓穩(wěn)定性

（2）

式中和分別為支路 j-i的電壓穩(wěn)定性系數(shù)和線路阻抗，為從首節(jié)點(diǎn)流向末節(jié)點(diǎn)i的功率，為首節(jié)點(diǎn)的電壓幅值，越大表示該支路越薄弱。若系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰，一定從最薄弱的支路開(kāi)始，因此有必要在末節(jié)點(diǎn)i接入DG來(lái)降低流過(guò)支路 j-i的功率，增強(qiáng)電壓穩(wěn)定性。

將網(wǎng)損敏感度和支路電壓穩(wěn)定性歸一化相加得到DG選址的依據(jù)為

（3）

為節(jié)點(diǎn)的DG需要程度，越大表示接入DG的需要程度越高。

2 算例分析

是一所66/10 kV變電站（容量63 MVA），有7條饋線和15個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)15是變電站，節(jié)點(diǎn)1～14是負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，可接入DG，基準(zhǔn)年負(fù)荷57.9 MVA，4年后達(dá)到74.11 MVA，系統(tǒng)功率因數(shù)0.95。線路額定容量12 MVA，單位阻抗0.0625+j0.0335 Ω/km，線路功率越限時(shí)，升級(jí)線路額定容量20 MVA，單位阻抗0.05+ j0.0335 Ω/km，允許最大電壓偏差±5 %。

該文擬接入8個(gè)DG。14個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)網(wǎng)損敏感度降序排列：14、4、3、6、2、9、13、7、11、1、8、5、10、12（節(jié)點(diǎn)）。14條支路電壓穩(wěn)定性降序排列：1、13、3、8、14、6、2、7、5、10、9、11、4、12（支路末節(jié)點(diǎn)），按文獻(xiàn)[4]方法選出的接入點(diǎn)：2、3、4、6、7、9、13、14，按該文方法選出的接入點(diǎn)：1、2、3、4、6、8、13、14?？芍?，兩種方法會(huì)對(duì)系統(tǒng)的三條干線造成不同影響，分別是干線1：15-1-2-3-4、干線2：15-7和干線3：15-8-9。為了說(shuō)明本文提出的接入點(diǎn)選擇方法更優(yōu)越，現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)損、節(jié)點(diǎn)電壓做定性對(duì)比，如圖2和圖3所示。設(shè)所選節(jié)點(diǎn)均接入光伏發(fā)電，功率因數(shù)為0.92，容量為3 MWA。

干線1線路最長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷較重，無(wú)DG接入時(shí)電壓跌落極其嚴(yán)重，支路15-1的電壓穩(wěn)定性最差，無(wú)DG接入時(shí)網(wǎng)損最大，但節(jié)點(diǎn)1的負(fù)荷與等效阻抗均中等，因此網(wǎng)損敏感度排名中等。采用文獻(xiàn)[4]方法會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)4的電壓（0.949 7）不達(dá)標(biāo)，而該文方法中干線1上節(jié)點(diǎn)電壓比文獻(xiàn)[4]均提升1.3 %左右，達(dá)到電壓要求，同時(shí)干線1總網(wǎng)損降低48.7 %。這是因?yàn)樵撐姆椒ňC合考慮網(wǎng)損敏感度和電壓穩(wěn)定性，將節(jié)點(diǎn)1也接入DG，降低了節(jié)點(diǎn)1的等效負(fù)荷從而將干線1的電壓整體抬高，網(wǎng)損降低。可以看出，該文方法對(duì)長(zhǎng)線路重負(fù)荷情況的改善更明顯。

干線2只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)7且節(jié)點(diǎn)負(fù)荷與線路長(zhǎng)度屬于中等，網(wǎng)損敏感度與所在支路電壓穩(wěn)定性均排第8，即使沒(méi)有接入DG，節(jié)點(diǎn)7的電壓（0.979 1）也能達(dá)標(biāo)，網(wǎng)損（0.077 1 MW）也很小，所以該文方法未選擇節(jié)點(diǎn)7。

干線3有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)損敏感度與電壓穩(wěn)定性排名均居中，因此兩種方法效果差異不大。此外，該文方法得到的總網(wǎng)損比文獻(xiàn)[4]降低了2.7%。

總體來(lái)說(shuō)，在DG接入總量相同的情況下，采用該文方法選擇DG接入點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)電壓的整體改善更顯著，尤其是對(duì)于電壓跌落嚴(yán)重線路的改善程度，同時(shí)系統(tǒng)總網(wǎng)損也更低，說(shuō)明了考慮電壓穩(wěn)定性的必要性及該文方法的優(yōu)越性。

3 結(jié)論

該文研究了DG接入配電網(wǎng)的位置優(yōu)化問(wèn)題，采用綜合考慮網(wǎng)損敏感度和電壓穩(wěn)定性的方法得到節(jié)點(diǎn)接入DG的需要程度，與僅考慮網(wǎng)損敏感度方法對(duì)比分析可知，利用該文確定DG接入點(diǎn)的方法，對(duì)降低系統(tǒng)有功網(wǎng)損和提高電壓穩(wěn)定性更有利，說(shuō)明該模型是有效并且可行的。

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