含分布式電源的配電網(wǎng)消納能力研究

摘 要：該文進(jìn)行了配電網(wǎng)接入DG的消納能力研究。針對目前配電網(wǎng)輻射狀分布、支饋線薄弱、農(nóng)網(wǎng)供電半徑長、低電壓等現(xiàn)實情況，對消納能力研判，借此合理規(guī)劃DG在各個區(qū)域的合理分布。最后采用IEEE33節(jié)點進(jìn)行算例分析和驗證，結(jié)果表明收斂速度快、自適應(yīng)能力，具有較強的工程實踐指導(dǎo)價值。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);分布式電源;消納能力

1 研究問題

通過對目前DG接入的實際工程應(yīng)用調(diào)研，大多數(shù)DG地處風(fēng)能、太陽能資源較好的廣大農(nóng)村地區(qū)，而農(nóng)配網(wǎng)與城市配網(wǎng)相比，在配網(wǎng)重構(gòu)能力、電壓水平、負(fù)荷承載能力等方面均不具備優(yōu)勢，因此著重對配電網(wǎng)接入DG的消納能力進(jìn)行研究，更具有現(xiàn)實意義和工程實踐指導(dǎo)價值。

2 數(shù)學(xué)模型

3 算例分析

3.1 仿真系統(tǒng)及參數(shù)

選取IEEE33節(jié)點為例，設(shè)定節(jié)點1為配電線路平衡節(jié)點和系統(tǒng)電源點，設(shè)節(jié)點1電壓為1.05 pu，線路主線最大允許電流為300 A，在允許調(diào)壓范圍內(nèi)，各節(jié)點電壓調(diào)壓范圍為0.95 pu-1.05 pu。各節(jié)點負(fù)荷均為恒功率模型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3.2 算法性能分析

本文同時采用改進(jìn)人工魚群算法與傳統(tǒng)人工魚群算法針對含DG配電網(wǎng)對光伏的消納能力進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 算例分析

在IEEE33節(jié)點算例中，選取2、16、17、30、32為DG接入點，采用5臺額定功率500kW的逆變器模擬分布式光伏電源，逆變器功率因素設(shè)定為1，各節(jié)點電壓值的變化情況如圖3所示。

由圖可見，由于配網(wǎng)線路單電源供電，原線路從電源點至負(fù)荷末端電壓值呈總體下降趨勢，且越到線路末端，電壓幅值下降越明顯，部分節(jié)點已明顯低于0.95 pu的預(yù)設(shè)低電壓幅值。而接入DG后，從整體情況上看，明顯改善了節(jié)點電壓值，特別是對DG接入點附近的節(jié)點，改善效果明顯。

在約束條件的限制下，各DG實際有功出力及系統(tǒng)網(wǎng)損如表1所示。

由前面的分析可知，節(jié)點2因為線路最大允許電流、以及電壓幅值已處于較高水平，DG有功消納能力不高。節(jié)點16、17處于線路末端或者支路初始節(jié)點，具有較強的DG有功消納能力，且對附近節(jié)點的電壓水平有一定的協(xié)助提升。

在不改變原有條件的情況下，逆變器功率因素設(shè)定為0.95，各節(jié)點電壓值的變化情況如圖4所示。

功率因素為正數(shù)時，逆變器遲相運行，同時向配電網(wǎng)中送出有功和無功功率，由圖4可見，較好地支撐了節(jié)點電壓，各節(jié)點電壓改善情況較為明顯。與逆變器功率因素為1時相比，特別是對線路末端的節(jié)點電壓情況改善更為明顯。

各DG實際有功出力及系統(tǒng)網(wǎng)損如表2所示。

表2與表1對比可知，DG有功出力有一定的下降，而系統(tǒng)網(wǎng)損也明顯降低。通常配電線路中以感性負(fù)載為主，逆變器遲相運行，向配電網(wǎng)中送出無功功率，補足系統(tǒng)無功缺失的同時，對節(jié)點電壓提升效果明顯。而節(jié)點電壓的約束條件上限，又限制了DG的功率送出，因此造成了DG有功出力的下降。

在不改變原有條件的情況`下，逆變器功率因素設(shè)定為-0.95，各節(jié)點電壓值的變化情況如圖5所示。

功率因素為負(fù)數(shù)時，逆變器進(jìn)相運行，向配電網(wǎng)中送出有功并吸收無功功率，由圖5可見，節(jié)點電壓改善效果不如前面兩個算例明顯。節(jié)點2因靠近電源點，電壓降落不明顯，而節(jié)點16、17、30、32因DG吸收無功而系統(tǒng)無法及時補足，與前兩個算例相比，電壓均有一定程度的降落。

各DG實際有功出力及系統(tǒng)網(wǎng)損如表3所示。

三組算例系統(tǒng)網(wǎng)損對比分析，DG進(jìn)相運行時，系統(tǒng)網(wǎng)損最大;DG遲相運行時，系統(tǒng)網(wǎng)損最小。因DG遲相運行，支路節(jié)點電壓提升作用明顯，甚至局部出現(xiàn)逆向潮流，使得系統(tǒng)正向潮流最小。由此可見，若DG發(fā)出有功與系統(tǒng)負(fù)荷有功相等時，系統(tǒng)正向潮流最小，系統(tǒng)網(wǎng)損亦最小。

三組算例DG有功出力對比分析，DG進(jìn)相運行時，有功出力最大;DG遲相運行時，有功出力最小。DG進(jìn)相運行，吸收無功并靠系統(tǒng)自身補足，適用于電壓水平較為穩(wěn)定的節(jié)點，DG遲相運行，就地補償無功的同時增發(fā)有功，適用于電壓水平較低的節(jié)點。

4 結(jié)論

本文針對目前配電網(wǎng)輻射狀分布、支饋線薄弱、農(nóng)網(wǎng)供電半徑長、低電壓等現(xiàn)實情況，對消納能力研判，借此合理規(guī)劃DG在各個區(qū)域的合理分布具有較強的工程實踐指導(dǎo)價值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

鄧盼盼（1986—），男，漢，四川省樂山，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制研究。

基金項目：樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項目“分布式電源接入配電網(wǎng)的承載力研究”編號：KY2019008