分布式電源在海上石油平臺配電網中的優化配置分析

高文

摘?要：海上石油平臺作為國家重要的戰略部署，其良好的電壓質量關系到平臺正常的工作生產。因此，合理在平臺上安裝分布式電源，可以保障配電網損最小和電壓質量最優。

關鍵詞：分布式電源;選址定容;網損靈敏度

分布式電源（Distributed Generation，DG）因其經濟、高效、可靠性高以及能滿足特定需求的優點，得到迅速發展。[1]然而，DG的并網將會對配電網的電能質量和網損帶來影響，系統的規劃和運行不確定性增加。[2-3]因此，科學合理的對DG選址定容對配電網運行具有重要意義。

1 分布式電源優化配置模型的建立

1.1 分布式電源的選址

分布式電源分布發散的供電不僅能帶來巨大的經濟效益，有效地降低損耗費用，還大大提高了電能質量及可靠性。對于節點總數為n的配電網系統，在節點i處接入DG，系統損耗對于節點i處注入的有功功率和無功功率靈敏度分別為：

dP?loss?dθ?j=2∑n?i=1?V?iG?ij?V?j?sin?θ?ij.dP?loss?dV?j=2∑n?i=1?V?iG?ij?V?j?cos?θ?ij.（1）

配電網網損：

P?loss?=f?p（V，δ）=∑n?i=1?V?i∑n?j=1?V?j（G?ij.cos?δ?ij?+B?ij.sin?δ?ij?）?（2）

令配電網損耗最小目標函數為：

min?P?loss?=dP?loss?dP=P?loss?θθP+P?loss?UUP?dP?loss?dQ=P?loss?θθQ+P?loss?UUQ?（3）

假設DG采用恒功率因素運行，在傳輸有功功率同時實現無功補償與優化，功率因素角為θ?ij?。

dP?loss?=P?loss?P?i?（?cos?θ?i）.2+P?loss?θ?i?（?sin?θ?i）.2?（4）

其絕對值比較大為分布式電源的候選點。

1.2 分布式電源的定容

綜合考慮配電網優化目標為多因素，引入權重系數，令優化目標函數為：

F=?min?（a?1f?1+a?2f?2）?（5）

式中，f?1?=P?loss?為配電網總網損;f?2?=V為電壓穩定指標函數，電壓幅值偏差越小，電壓質量越穩定。

f?2=?∑n?i=1?ΔU?iU?i?max?-U?i?min?2?（6）

2 算例分析

以我國渤海某地區實際海洋平臺微電網為仿真算例，其結構如圖1所示，在Matpower和Matlab平臺上對該微電網的潮流進行計算。節點1作為平衡節點，電壓約束為0.95p.u.≤Ui≤1.05p.u.。

DG的接入位置適宜選擇在線路中間偏末端的位置，本文通過網損靈敏度指標，確定分布式電源接入位置分別為22、23、25節點。配電網中主要節點的網損靈敏度值如圖2所示。

現今“節約能源和替代能源的可持續發展”作為我國基本國策，積極響應號召，平臺分布式電源補償方案見下表。

分布式電源參數表

在分布式電源接入后，平臺電壓曲線變化如圖3所示，可以看出接入分布式電源之后，平臺電壓幅值得到一定提升。

通過電壓幅值箱線比較圖可以明顯看出，在和理接入分布式電源之后，電壓幅值波動范圍變小，電壓更穩定可靠。

3 結論

將本文針對分布式電源經濟高效的特點，通過網損靈敏度分析對DG進行選址優化。在充分考慮有功網損、電壓質量和無功補償設備容量限制的基礎上，選取合適的優化目標函數，對現有海上石油平臺配電網系統進行無功優化，驗證該方法的可行性。

參考文獻：

[1]沈杰，張健，冀瑞芳，陳蓉，王鶴.配電網中分布式電源選址定容研究[J].東北電力大學學報，2015，35（06）：33-38.

[2]王守相，王慧，蔡聲霞.分布式發電優化配置研究綜述[J].電力系統自動化，2009，33（18）：110-115.

[3]許磊，徐曄，侯朋飛，石朝泓，胡亞超.分布式電源并網方式及控制策略研究[J].船電技術，2014，34（06）：54-58.