(国网嘉兴供电公司 浙江省嘉兴市 314033)
摘要：随着可再生资源发电和分布式电源的大规模接入，通常依靠灵活的网络结构和较大的容量裕度来应对负荷的不确定性，以保证电力系统的安全可靠性的传统配电网已无法应对高渗透率分布式电源的接入，而且传统配电网运行控制方法也显得相对简单。大量高渗透率的分布式光伏电源接入电网，改变了传统配电网中的潮流分布和潮流方向，这种潮流的变化对电网的稳态电压分布产生一些影响。分布式光伏电源的合理分布可对配电网的电压起到支撑作用，但是分布式光伏电源的无约束接入运行可能导致配电网某些节点产生电压偏差和电压波动。为此，就分布式光伏电源接入电网国内外已经颁布了相关技术规定，以便更好地引导和规范光伏电源的合理应用。本文分析了分布式光伏电源与负荷分布接近条件下的可接入容量。
关键词：分布式光伏电源；负荷分布；可接入容量；
分布式光伏电源的接入，由于其本身随太阳辐射强度的影响较大，在改变原拓扑结构和潮流方向的同时，其输出特性也会影响到电网的电能质量，如电压偏差和电压波动等，严重时会对整个系统构成危害。虽然目前实际运行的分布式光伏电源并没有引起显著的电压波动和闪变，但随着大量的高渗透率分布式光伏电源的接入，对其接入容量的合理约束进行研究非常必要。
一、对电力电量平衡和负荷预测的影响
分布式光伏电源大量并网后，如何考虑光伏出力与实际负荷的拟合问题， 已成为配电网规划研究的焦点之一。电网的负荷特性具有负荷较重、峰荷持续时间长的特点，光伏电源并网可以缓解电网的供电压力；从负荷波动情况看，电网负荷变化比较平缓，具备接入光伏电源的可能性，因此分布式光伏电源与嘉兴电网的负荷特性比较匹配。接入光伏电源后，系统的最大负荷水平和峰荷持续时间均有明显下降， 削峰作用显著，且光伏电源的接入容量越大，削峰效果越好。但是，与常规电源相比，光伏电源的运行受光照、温度、风向等天气及环境因素的影响很大， 其输出功率呈现出显著的随机性和群发性。分布式光伏电源对电力电量平衡以及最大负荷功率预测的准确性均有较大的影响，主要体现在削峰作用上。
二、分布式光伏电源与负荷分布接近条件下的可接入容量
1.相关性模型。对于一个给定网架结构和节点负荷工况的配电网，可接纳分布式光伏电源容量的相关研究较少，单个节点处分布式光伏电源的接入容量与该节点的负荷情况密切相关。本文首先构建初始相关性样本矩阵，并考虑分布式光伏电源与负荷相关性，利用就地消纳能力指数对初始相关性样本矩阵进行改进，生成改进型相关性样本矩阵。一是初始相关性样本矩阵。光伏电源出力和负荷( 统称为输入变量)间往往存在一定的相关性。根据设定的分布式光伏电源接入容量初始值，按分布原则，生成分布式光伏出力的初始采样值，选取各节点负荷的典型历史数据，抽样产生节点负荷样本。构建的初始相关性样本矩阵中的每一行元素为输入变量的F 个采样值，每一列可看成一个样本。二是就地消纳能力指数。由于生成的初始相关性样本矩阵是在假定分布式光伏电源出力服从分布的情况下得到的，同时配电网的实际负荷特征比较复杂，因此，需对该初始相关性样本矩阵进行改进。本文考虑以分布式光伏电源接入点为中心，以负荷节点与分布式光伏电源接入点的电气距离为半径，逐步扩大负荷的选取范围，分析分布式光伏电源的就地消纳能力。若节点处的分布式光伏电源所发电量被该节点的负荷很好地消纳，可以选取椭圆内的负荷作为考察对象;若分布式光伏电源接入容量较大，光伏电源所发电量被节点及其上下游节点负荷消纳，可以选取椭圆的负荷作为考察对象，其中，设负荷节点和具有相同的电气距离。为不失一般性，本文选用椭圆内的负荷作为考察对象，定义就地消纳能力指数，根据分布式光伏电源的出力特点，为更好地描述分布式光伏电源出力与相应节点负荷的相关关系，本文定义就地消纳能力指数。通过分析椭圆内各节点的负荷特性，求取椭圆内负荷功率的平均值，可以很好地描述分布式光伏电源出力与负荷的相关关系，分布式光伏电源发出功率的就地消纳能力越强。当分布式光伏电源接入容量为0 时，设就地消纳能力指数为1;当椭圆内负荷为0 时，设此时的就地消纳能力指数为0。三是构建改进型相关性样本矩阵。初始相关性样本矩阵的改进步骤如下。步骤1:根据配电网网架结构和各节点负荷工况历史数据，拟定分布式光伏电源接入位置，按年最大负荷的25%设定各光伏电源接入容量初始值，构建初始相关性样本矩阵。步骤2:根据初始相关性样本矩阵，在初始相关性矩阵中，找出各分布式光伏电源取最大值时所对应的列(样本)，根据计算的各节点就地消纳能力指数，按相关性强弱原则，构造相关性指数。图1中P0i，Ppv，i，平， PLB节点i 的分布式光伏电源出力与椭圆Bi内的总负荷功率曲线如图1所示。
（图1）
2.考虑相关性的接入容量。一是单纯考虑负荷和单纯考虑分布式光伏电源引起的电压偏差和电压波动都是在馈线末端最大，但综合考虑负荷和分布式光伏电源共同引起的电压偏差或电压波动则不一定是馈线末端最大，故在分析过程中应找出对电压偏差或电压波动影响最严重的位置与母线的距离。故在后面的分析中，以分布式光伏电源接入后电压偏差或电压波动最大处进行分析，只要在该位置满足电压不越限，则能保证馈线上任何位置处的电压偏差或电压波动都不会越限。二是在分布式光伏与负荷分布接近的条件下，无论何种分布，由分布式光伏电源引起的最大电压上偏差和最大电压波动约束以及无分布式光伏电源时单纯由负载引起的最大电压下偏差都发生在馈线最末端，只要该处满足要求即可保证全馈线满足要求。为了满足在负荷为0 的极端情况下，分布式光伏电源接入电网后其电网电压偏差不超越允许的电压的上限，并不超越由分布式光伏电源引起的电压波动限值，给出分布式光伏典型分布情况下在满足电压偏差和电压波动两个指标情况下的容量约束条件，确保不引起电压问题前提下分布式光伏电源的极端可接入容量极限，无论光伏电源以什么样的场景和分布情况接入，都不至于对配电网产生不可接受的电压偏差或电压波动。显然，由于分布式光伏电源的极端可接入容量极限是在负荷为0 的条件下得出的，而实际当中即使在最轻载情况下沿线负荷也不会完全为0，因此该极限容量是比较保守和严格的。三是供电半径越大或导线截面积越小所允许接入的光伏极端可接入容量极限越小，在分布式光伏沿馈线递减分布下所允许接入的光伏极端可接入容量最大，而分布式光伏集中馈线末端接入的光伏极端可接入容量最小，同等导线截面积下电缆线所允许接入的极端可接入容量极限较架空线大，计算结果如表1 所示。
（表1）
对一个已知网架结构和负荷工况的配电网，电力企业在安排分布式电源的报装容量时，需要确定各节点分布式光伏电源的接入容量。本文提出的分布式光伏电源接入容量分析方法，适用于仅含分布式光伏电源的配电网，对于含多种分布式电源的配电网具有一定的局限性。后续将研究不同分布式电源与不同负荷间的相关性，分析含多种分布式电源的配电网，各分布式电源的可接入容量问题。
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论文作者:闫博,许子芸,孙一凡
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
标签：分布式论文; 光伏论文; 电源论文; 负荷论文; 电压论文; 相关性论文; 容量论文; 《电力设备》2017年第29期论文;