（杭州市电力设计院有限公司 杭州 310000）
摘要：光伏电源是一种有源型网络，配电网则是无源型网络，光伏电站接入配电网会引起电网潮流的改变，不同接入容量和接入位置对潮流的影响也不尽相同，可能会产生电压升高、潮流反向等问题。本文首先对比分析输出功率不变的前提下不同接入位置、不同接入容量时光伏电站对配电网潮流的影响；然后改变光伏电站的输出功率，研究其对配电网潮流的影响。
关键词：光伏电站；并网；配电网潮流；影响
1. 光伏电源接入位置对配电网潮流的影响
以杭州市某一段典型的10kV架空路线为例，分析光伏电站不同接入位置对配电网潮流的影响。研究中假定配电网的网络接线方式为放射状链式接线，系统电压时刻恒定。架空线路示意图如下图所示：
下面选取杭州市一段35kV光大发电厂-虹桥-王阜架空线路，假设在光大-虹桥之间T接一个35kV光伏电站，通过改变线路阻抗来改变光伏电站的位置，采用BPA仿真计算各点的电压和潮流。光大发电厂有两台7.5MW的主变，输出的有功功率和无功功率分别为10.3MW和2.6MW。假定光伏电站输出的有功和无功功率也为10.3MW和2.6MW，处理方式均为80%的最大出力。
1）首先进行不接入光伏电站的仿真，潮流方向为光大发电厂流向虹桥变，再从虹桥变分别流向梓桐变和王阜变，电压从光大-虹桥-王阜变逐渐降低。
2）当T接点离光大发电厂较近时，流入虹桥变的潮流由光大发电厂和光伏电站共同组成，线路各点电压均有所升高。此外，接入光伏电站对下游线路的有功和无功潮流不产生明显变化。
3）当T接点位于光大-虹桥线路的中间时，由于更靠近变电站和负荷，在不对下游功率潮流产生改变的情况下，相当于提高了电源端的电压，因此各点电压也有所提高，对负荷的电压改善能力提高。
4）当T接点离110kV虹桥变电站较近时，下游的节点电压最高，光伏出力对电网的支撑作用最大。
由以上计算可知，在相同容量下，光伏电站的接入位置对配电网潮流，特别是对负荷点的电压有影响，接入位置越靠近负荷点，其电压的抬升作用就越明显。
2 光伏电源接入容量对配电网潮流的影响
光伏电源接入容量的提高会使配电网流量增加，光伏电站输入的节点电压会逐渐增大，光伏电源接入架空线路后，会对线路潮流产生更大的影响。光伏电站容量渗透率必须严格限制，如果接入的光伏电站容量过大，会导致系统线路的功率潮流发生倒流现象。大容量光伏电源接入配电网后的潮流方向如下图：
由图可知，节点A左侧电线路功率P的流向，从节点0到节点A电压下降；在k位置接入一个较大容量的光伏电源时，A-K的功率流向发生改变，K处的电压随之变大，电压在K-N过程中，不断下降。由发展趋势可知，当光伏电源的接入容量达到一个定值时，将出现线路末端电压高于首端现象。当节点电压的变化率大于额定电压的5%时，电压越限影响系统安全，有必要对接入光伏电源的输出做出限制。由上面的分析可知，光伏电源接入点越靠近负荷侧，负荷点电压抬升作用越明显。因此，在光伏电源接入点靠近系统侧时可以放宽接入光伏电源的容量限制，反之，应降低其准入容量。
下面再利用上面的模型进行仿真分析，光伏电站接入位置固定为光大-虹桥线路的中间，光大发电厂容量不变。通过调节光伏电站的输出有功和无功来改变其接入容量，研究对配电网潮流的影响。
1）减小输出有功无功至5MW和1.3MW，下游负荷电压基本不变，除了光伏电站的潮流显然会减小外，T接点到下游虹桥变的有功和无功潮流，均有所减小。
2）继续将光伏电站输出的有功无功减小至2MW、0.52MW，无功潮流基本没有变化，负荷线路上的潮流和节点电压也不变。
当接入的光伏电站容量减小时，因为输出点节点电压基本不变，因此下游负荷点的节点电压和潮流都基本保持不变，受光伏容量影响较小。而输出线路的潮流受到影响较大，其中有功功率会随着接入的光伏容量减少而减小，无功功率在减小到一定程度后会停止变化。分析原因，线路的无功变化主要源于架空线路的较大阻抗会产生一定的线路无功损耗，而光伏电站本身的变压器等设备也会产生一定的无功潮流，向线路输送无功，当容量较小时两者相互抵消，线路的无功潮流基本不变，当容量较大时，光伏电站输出的无功则会大于线路损失的无功。
3）若光伏电站容量超过光大发电厂的容量，则会出现一定问题。现使光伏发电厂输出有功和无功为12MW、3.12MW，则输出的无功潮流变成了负值，说明下游负荷在向发电厂倒送无功功率。如果继续增大，潮流计算将会不收敛，说明接入的光伏电站容量需受到一定限制。
3小结
光伏电源接入可以改善有功潮流分布，使过载线路的潮流限制在允许范围之内，还能有效降低线损。同时，光伏电站具有抬升电压、稳定负荷的作用，可以改善由于运行方式改变引起的首末端电压突变，接入位置离负荷点越近，提升作用越大，接入容量越大，电压突变的幅度越小。
光伏电源的接入导致配电网变为多源网络，使系统潮流流向复杂化，势必对以前的配电网结构形成冲击。光伏电源并入电网时，需充分计算其对配网电潮流、电压分布产生的影响，合理选择并网位置及并网容量。
论文作者:王才倩
论文发表刊物:《河南电力》2018年8期
论文发表时间:2018/10/17
标签：光伏论文; 电压论文; 潮流论文; 电站论文; 容量论文; 线路论文; 电源论文; 《河南电力》2018年8期论文;