（1.国网江西省电力有限公司赣州供电分公司 江西赣州 341000；
2.国网江西省电力有限公司赣州供电分公司 江西赣州 341000
摘要：随着光伏分布式发电的不断发展，光伏发电出力的随机性、运行方式的复杂性对配电网的安全稳定运行和供电质量带来的影响是不可忽视的问题。本文阐述了影响系统消纳光伏发电的主要因素，并详细计算兴国县典型山区配电网在不同负荷水平、不同运行方式下消纳光伏发电量的情况，量化分析分布式光伏发电对配电网系统潮流、电能质量、线损的影响并给出相应结论和措施。
关键词：光伏发电系统；消纳能力；潮流分析；典型方式
1 引言
兴国县处赣州市东北部，县境总面积3214.46平方公里，以山地、丘陵为主，东、西、北三面重山环绕，形成以县城为中心的不封闭盆地。辖25个乡镇、304个行政村，是闻名全国的将军县、红军县，属于国家扶贫开发重点县。
兴国县响应光伏扶贫政策，结合乡镇状况、电源结构、交通运输等基本条件，在各行政村选择安装3kW-5kW的分布式光伏发电系统和村级光伏电站两种建设型式。2016年已接入户用光伏电站20.715兆伏安，村级光伏电站3.2兆伏安，2017年需再接入光伏发电系统容量33.4兆伏安。通过计算兴国县典型山区配电网在不同负荷水平、不同运行方式下消纳光伏发电量的情况，综合考虑电能质量、经济运行等约束条件，对分布式光伏的消纳能力进行评估，确保工程顺利推进，早日实现并网。
2分析思路
2.1 由于不同容量的光伏电源接入不同电压等级电网，本文采取先按电压等级分层，然后选取典型接线模式和典型运行方式，综合考虑电能质量、经济运行等约束条件，对分布式光伏的消纳能力进行评估。研究思路见图1.1。
图1.1 光伏消纳能力研究思路流程图
2.2评估指标
分布式光伏消纳能力研究中主要采用电压偏差、三相不平衡、谐波三个指标分析分布式光伏发电的接入容量对系统运行水平的影响。
（1）电压偏差
电压偏差是电能质量最主要的评估指标之一，网络中各节点满足电压损失及分配要求。
a）110-35千伏供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%。
b）10千伏及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。
c）220伏单相供电电压允许偏差为额定电压的﹢7%和﹣10%。
（2）三相不平衡
三相不平衡问题在配电网（尤其是低压配电网）运行中十分突出，而家庭光伏单相接入低压配电网会加剧这一问题。三相不平衡的主要表征量有负序、零序电流和电压不平衡度。对于配电网中负序电压不平衡度不应超过2%，接于公共连接点的每个用户引起的该点负序电压不平衡度不应超过1.3%。
（3）谐波
由于分布式光伏要通过并网逆变器上网，这会给配电网带来严重的谐波问题。表征谐波含量的常用指标有电压总谐波畸变率、各次谐波电压含量等。对于10千伏电网，电压总谐波畸变率不应超过4%。
3赣州兴国县电网光伏接入消纳分析
3.1兴国县光伏条件及特性
赣州兴国县地处中亚热带南缘属亚热带季风气候区，全年日照小时数1300小时左右，太阳总辐射量年内月平均辐射变幅为233.856～595.944MJ/m2，单位面积太阳能光伏功率达0.131 kW/m2，适合建设光伏电站。
依据典型日光伏发电出力曲线可知，光伏电站每日的发电时段在早七时至傍晚十八时之间（冬季发电时间会因日照时间缩短而有所减少），其他时段由于没有日照，将完全处于无出力状态。在日照条件良好时，集中出现在每日十一时至十三时的光照强度最大时段，其最大发电出力可达总装机容量的90%，可视为满发状态，平均出力达82%。
3.2计算方法
计算采用PSD-BPA电力系统潮流程序，采取“以点到面”的形式，对兴国典型山区县域配电网架建模计算，来分析山区配电网光伏消纳能力，在进行计算时，按最大运行方式和最小运行方式2个典型方式进行考虑，对兴国县电网采取电压等级分层进行分析，即分别按35千伏及以上电网、10千伏电网和380伏电网3个电压层级的控制条件，来计算各电压等级电网光伏的最大消纳能力。
在兴国县2017年丰水期昼间小负荷方式基础上于所有可能的35kV电源接入点试加光伏电源，并用试探法调整光伏电源的发电出力，同时观察电网稳态潮流变化情况，在不造成线、变过载或电压越限的前提下探究兴国电网光伏最大可接入容量。
3.3消纳能力分析
（1）最大运行方式消纳能力分析
兴国县2016年枯水期大方式下最大负荷为14.2万千瓦，根据兴国县经济社会发展趋势进行预测，预计兴国县2017年枯水期大方式下全网最大负荷将达到16.57万千瓦。此外，由于光伏发电的特殊属性（白昼可满发，黑夜无出力），还需对兴国电网昼间负荷低谷时刻的电网进行分析计算，计算潮流图如下：
图3.3.1 兴国县2017年枯大方式潮流图
在枯大方式下，兴国电网35kV系统电压处于较低水平，部分末端变电站（例如社富变、陈也变、贺堂变等）10kV电压也比较低，其昼间负荷低谷时刻为十三时左右，其全网负荷值约为最大负荷时刻的60%，而此时正处于一天中光照最强的时段，光伏电站出现满发，兴国电网接入的光伏发电出力在大负荷方式下可在本县全部消纳，无需向主网倒送。
（2）最小运行方式消纳能力分析
兴国县2016年丰水期下方式下最大负荷为7.89万千瓦，根据兴国县经济社会发展趋势进行预测，预计兴国县2017年丰水期下方式下全网最大负荷将达到8.96万千瓦，计算潮流图如下：
图3.3.2 兴国县2017年丰昼小负荷方式潮流图
在丰小方式下，35kV系统电压在光伏接入的影响下均有不同程度的升高，通过调节光伏发电出力，使得各变电站35kV均已接近上限值，此时若继续加大光伏发电出力，则会造成电压无法调节，结合约束条件，兴国电网所有的线路、变压器不出现过载情况，计算出此方式下兴国县最大接入光伏容量为149MW。
（3）中低压配网消纳能力分析
在进行10千伏及以下中低压配网消纳能力分析，考虑到配电网网架结构的复杂性，进行大方式和小方式分析不现实。故本文采取的方法是：按不同接线形式、不同运行方式、计算其最大接入容量。计算结果见表3.3-2。
可以看出：10千伏及以下中低压配网分布式光伏消纳能力约为10千伏电网总负荷的20%-30%。对于不同的接线形式、运行方式，消纳能力差异不大。运行方式引起差异要大于接线方式的差异，总体而言，放射性配电网消纳能力较强。
表3.3-2 10千伏及以下中低压配网消纳能力分析表
4 主要结论
（1）兴国县35千伏及以上电网接入的光伏发电出力在大负荷方式下可在本县全部消纳，无需向主网倒送。
（2）兴国县35千伏及以上电网接入的光伏发电出力在丰小方式下，最大接入容量为149MW，能够满足全县负荷需求，并产生约57.3MW的电力盈余，盈余电力通过110kV兴国变、古龙岗变、小山变、高兴变向220kV埠头变倒送，再由220kV埠头变向主网倒送，在临县（于都县）可全部消纳。
（3）10千伏及以下中低压配网分布式光伏消纳能力约为10千伏电网总负荷的20%-30%。对于不同的接线形式、运行方式，消纳能力差异不大。运行方式引起差异要大于接线方式的差异，总体而言，放射性配电网消纳能力较强。
作者简介：
傅裕 （1981-）女，高级工程师，硕士，从事电网规划与电力系统分析计算工作
胡玮 （1987-）男，工程师，学士，从事电网规划与电力系统分析计算工作
戴昌高（1982-）男，高级工程师，学士，从事电网规划设计工作。
论文作者:傅裕1,胡玮2,戴昌高2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/10
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