基于直流配電網的分布式電源及儲能優化配置探究

陳洪耀

河南省南陽市方城縣供電公司 河南南陽 473200

1 分布式電源對直流配電網的影響因素

1.1 網損

常見的分布式電源并網主要有三種類型，即中壓專線接入、中壓饋線接入和低壓接入。以中壓饋線接入方式為例，對其網損的影響因素做出定量分析。

當系統為直流配電網，線路沒有電抗，傳輸的功率只有有功功率，功率損耗計算如下：

當直流配電網考慮分布式電源的接入時，其功率損耗計算如下：

從式（2）中可知，通過接入直流配電網分布式電源容量的不同，所造成的網損情況也就不同。

1.2 電壓

配電網在傳輸電能的過程中，其穩態電壓是沿著饋線潮流方向逐漸降低，當分布式電源接入配網后，對系統電壓起到一定升壓作用，尤其是處于線路末端節點的電壓。因此，由于可再生能源電力出力時存在一定不確定性和波動性，可導致系統節點電壓出現波動或越限，當系統發生故障形成孤島時，可能還會引起節點電壓和系統頻率的不穩定[1]。針對分布式電源接入直流配電網對電壓的影響做出理論定量分析。

當系統為直流配電網，線路沒有電抗、功率只有有功，其對電壓造成的損耗計算如下：

當直流配電網考慮分布式電源接入時，其對電壓造成損耗計算如下：

從公式（4）中可知，通過接入直流配電網分布式電源容量的不同，所造成的電壓損耗情況也不僅相同。

2 配電網分布式電源及儲能優化配置

2.1 基本參數

圖1為本研究的IEEE-14節點系統拓撲圖，在該直流配電系統中，共有13條支路，選取功率基準值為100MVA，電壓基準值取為23kV，點1表示平衡節點，總有功負荷期望值為28.7MW。設定各節點分布式電源安裝容量上限為各節點負荷期望值，設定分布式電源總體滲透率上限為總有功負荷的30%。設定節點3、節點6、節點8和節點10為風機備選安裝節點，設定節點3、節點8、節點14為光伏備選安裝節點，設定節點10為儲能備選安裝節點。設定儲能容量安裝上限為2MWh。

2.2 源儲協同優化仿真分析

分布式電源可以有效降低網絡損耗、改善電壓偏差，當其接入配電系統后，也因此會衍生某些性的問題出現[2]。因此，有必要對直流配電網內分布式電源與儲能協同優化配置進行仿真分析，其結果如表1所示。

圖1 IEEE-14節點系統拓撲圖

表1 協同配置方案結果

表2分布式電源及儲能協同優化配置前后各項指標的對比。從表中可知，上層目標中的系統電壓偏差、主網購電成本及網絡損耗均得以改善，就經濟性角度而言，協同前由于系統未配置分布式電源及儲能系統，也因此節約了這部分的投資及運維成本[3]。但是，當系統配置分布式電源及儲能后，盡管投資運維成本得到增加，而在主網購電上卻節約了一筆成本，對上述兩項成本進行加和，可以看出，協同后仍比協同前節約44萬元。就整體而言，協同前后的成本加和區分不大，如果考慮經濟效益之外的其他效益，協同之后的電壓偏差相比協同之前也有了一定程度的改善。

表2 協同優化配置前后比較

綜上所述，由此得出協同優化配置后的分布式電源及儲能系統利大于弊，整體的效益要優于協同優化配置之前。