摘要：随着农村经济的发展，广大农村地区生产生活用电需求快速增长，部分农村地区出现了供电网络低电压问题，相比于高压输电网，农村电力线路电压直接受线路长度与有功功率影响，高压输电线路的无功补偿方式难以用于农村电网的低电压治理。本文详细分析了农村低电压问题的产生原因，结合分布式光伏发电的特点，提出将分布式电源接入农村电网用于治理低电压问题；然后，给出了分布式电源的具体接入方式；最后，以某供电局改造项目为例，验证了本文提出的方法在农村电网低电压治理中的有益效果。
关键词：低电压；分布式电源；农村配电网
引言
我国农村地域广阔，低压配电网供电电路供电半径较长，造成配电网出现低电压问题[1]。另一方面，我国地区经济发展不均衡，农村用电负荷较为分散且远离变电站，用电负荷存在明显季节性，实际低压配电网中很少配备无功补偿装置，导致0.4kV线路缺少调压措施，当负荷出现大幅度波动时，末端低压用户电压水平受到影响。
一、低电压问题原因分析
1、供电能力不足。与城市用电负荷相比，农村地区负荷密度较小，山区、丘陵地带居民十分分散，低压线路供电半径过大；变电站建设规划不合理，变电站补点不足，配置线路与配变布点依靠经验进行，缺乏电压降落校验环节；一些新建或改造的配电台区设计超合理负荷距供电，造成配变容量配置不足。
2、电压调控能力较弱。农村大部分地区变电站的无载调压主变压器未进行改造，用电高峰期10kV馈线出口电压质量难以保证；某些长期存在低电压问题的中低压配电线路没有增加自动调压装置[2]，一般情况下配变为无载调压型，调压范围通常只有±5%-±2.5%，但无载调压时需要断电进行，因此通常不进行调整或只进行季节调整，对一些负荷波动较大的地区无法满足调控需求。
3、智能化程度较低。农村电网电压无功在线监测、可控、能控与在控设备较为缺乏，通信网络建设相对落后，智能化程度较低。
二、分布式光伏发电特点
1、分布式光伏发电特指在用户场地附近建设，运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网，以配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施，是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源利用方式，倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还可解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。
2、家用分布式光伏电站非常灵活，相比较地面电站来说有较大优势。装机容量可大可小，根据用户需求和屋顶面积大小来确定装机容量，能够利用太阳能绿色用电，又可利用闲置屋顶进行投资，并网收益。
三、分布式电源在农村电网低电压治理中的应用
首先给出电压偏移指标，相邻两节点间的电压降落可以表示为[3]：
会升高，线路电压上升，可有效治理低电压问题。结合农村低压电网特点，分布式电源的接入应采用如下方式：首先采用混合供电系统，结合农村电网所处地区的实际情况，优先采用技术经济性能指标较好的供电方案，形成多种形式互补能源的混合供电系统；其次应用交直流混合供电系统，依据特定区域的符合特性，在电源频率变化的基础上建立负荷功率特性，应用交直流混合供电网络，高效利用可再生分布式电源；再次应用微电网技术，微电网可以给负荷提供电能，并网运行时可利用主电网电能，当电网故障或电能质量不符合要求时，微电网可以在主电网运行时主动断开，作为独立微电网运行；最后综合分析负荷特性，依据负荷特性完成负荷变换特性分析，依据不同特性实现电源动态分配，提高电网电压质量。
值得指出的是，微电网接入主动配电网更加有利于提高供电质量。通过构建完整、独立的微电网接入结构，技术人员可通过灵活的网络拓扑结构有效管理主动配网，大幅度降低主动配电网电力传输损耗亦可有效调控不同种类电源与储能装置。
分布式光伏发电应用于治理农村低电压问题，是供电部门与低电压用户双赢的举措：对供电部门来说，不仅可以改善农村电网的电压质量，又能够节约投资成本；对用户来说，分布式电源不仅提供生活用电，多余的电量还可卖给供电企业，可增加额外收入。
四、某供电局低电压治理项目
该供电局共有10kV 线路31条，线路长度1373.05km。公变854台，低压线路2973.46km。通过对从配变侧到用户端电压及电流的数据测试，发现存在低电压的台区有51台，其电压分布如图1所示，其中电压小于198V的台区有36个，小于183V的有15个。
图1项目改造前存在低电压的51个台区某时间断面的电压分布
1、低电压原因分析。
低电压主要原因包括：变压器布点不合理，10kV高压线路没有深入负荷中心；几个自然村共用1台配变，造成供电半径大；线路导线截面积小，导致 和 较大， 较低，难以满足用电需求；新增负荷都是在原有基础上向外扩展，供电半径不断增大，同时在新增用电负荷接入时，没有进行负荷测算，哪里好接就接在哪里，人为造成三相不平衡。
2、低电压治理对策
图2 项目改造后51个台区某时间断面的电压分布
在治理低电压的过程中，用户分散、供电半径大，是供电所部门治理低电压问题的一道难关。特别是供电半径大的单一用电户，这些用电户中存在白天表现为电压正常，而在夜晚表现为低电压，加剧了低压台区电压合格率问题的治理难度。通过探索新的治理低电压方法，本文提出如下治理方法：14个台区通过运维手段治理；15个台区通过加装低电压综合治理仪治理；剩余22个台区通过加装分布式电源治理。在农村地区，分布式光伏发电安装条件好，选择范围大，用户屋顶拥有较大的空间，是光伏发电安装的重要场地。按照每户3kW的功率计算，采用光伏发电大约需要15km2的光伏组件，占用约30km2左右的屋顶面积，绝大多数居民房屋都能满足。目前，该供电局在农村地区共申报安装16 处，均安装于居民屋顶，每处安装规模3-5kW。经现场实测，用户端电压能保证在220V以上，运行效果良好。
项目改造后存在低电压问题的51个台区电压如图2所示，不存在台区电压不合格的现象。
图3 项目改造后存在过低电压的51个台区实测电压偏移对比
项目改造前后51个台区的电压偏移如图3所示。项目改造前这51个台区电压偏移指标1.0531；改造后，电压偏移指标0.1561。结果表明：通过接入分布式电源，线路流过的电功率减小，线路电压上升，可有效治理低电压问题。
结论与展望
在当今经济飞速发展时期，提高电压质量，不仅是用户的需求，也是
供电企业自身发展的需要。农村配网供电的电压质量是较为复杂的系统工程，为保证供电电压质量，本文通过深入分析和梳理了电压偏低的原因，并提出了具有针对性、实用性较强的综合整改措施，将分布式光伏发电接入农村低压电网，用于治理农村低电压问题，希望能为加快农村配网改造，对提高供电质量取到一定的帮助。然而，随着分布式光伏发电的推广应用，分布式电源将不断增多，如何提高供电部门运维人员技术水平，确保电力系统安全稳定运行，亦是电力公司需要考虑的问题。
参考文献：
[1]张师，李卫国，田蕾，等.分布式电源接入对配电网电压稳定性的影响[J].分布式能源，2017，2（4）：36-39.
[2]徐丙垠，李天友，薛永端．智能配电网讲座［J］.供用电，2013，26（8）：22-27．
[3]王钤，徐备，张师.分布式储能对配电网电压稳定的影响分析[J]. 广东电力，2017，30（5）：48-51.
论文作者:李栩翔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/3/4
标签：电压论文; 分布式论文; 电网论文; 低电压论文; 农村论文; 电源论文; 负荷论文; 《基层建设》2018年第36期论文;