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摘要：在分布式电源系统中，主要是和大型电力供应系统发挥了相互协调和补充的作用，主要是利用现有的综合设备和资源，为用户提供电力更为可靠的应用方式。由于分布式电源通过了并网以后，这对于电网运行的各个区域及其结构发生了很大的变化，具有一定的影响，因此分布式潮流计算起到了一定的作用，而且也是评估的重要方式作为优化电网运行的重要理论依据，通过长期的研究表明，其技术已经更加成熟，有利于快速发展。
关键词：含多种型；分布式电源；配电网；潮流计算
1、分布式电源配电网潮流计算的必要性
分布式发电技术（DG)环保、高效、灵活的特点使其得到了快速的发展，分布式发电技术与配电网相结合逐步成为未来电力能源系统发展的重要方向。分布式电源一般接入的是低压配电网（380V或10kV配电网，一般低于66kV电压等级），这就导致传统的配电网从单电源结构变为了多电源结构，对于配电系统的线路潮流、网损以及电压分布等产生重要的影响，进而使得配电网的结构以及运行控制的方式都将出现较大的改变。针对接入分布式电源的配电网研究工作中，配电网的潮流计算是一项基础性工作。其主要依据给定网络的结构以及运行条件等，来对整个网络的电气状态进行确定，以便于对配电系统的运行状况有一个清晰的了解和评价，也是用于判断配电系统规划设计以及运行方式的合理性、可靠性以及经济性的定量依据。同时，分布式电源接入配电网之后，也将导致配电网的短路电流出现变化，进而影响到保护整定功能。
2、DG在潮流计算中的模型
针对现有配电网中几种最具代表性的DG类型，分别进行模型简化和等效节点类型分析。
2.1光伏发电系统
太阳能光伏电池发出的直流电经逆变器转换成交流电后并网运行，根据逆变器所用类型可以将太阳能光伏发电并网方式分为两类：电流型逆变器并网和电压型逆变器并网。目前，应用于配电网中的光伏发电系统多采用的是电压型逆变器并网。其输出有功功率P以及输出电压V恒定，因此在潮流计算中可以将光伏发电系统看作PV节点。
2.2燃料电池发电系统
燃料电池是一种能够把燃料所具备的化学能通过电化学反应直接变为电能的发电装置。其具有发电效率高、环境污染少和节能环保等特点。燃料电池可以看作是一种直流电源，其能够提供幅值不大但变化幅度大的直流电压，因此在作为DG并入配电网的时候需通过电力电子装置将直流电转换为交流电后接入配电网。燃料电池、电力电子变换装置和并网控制器三者构成了一个燃料电池并网发电系统。有关燃料电池并网控制器的控制策略有多种，在实际燃料电池系统并网运行时多采用间接电流控制模式。此时，无论是处于负载独立运行模式还是处于并网运行模式，燃料电池系统的控制结构都基本一致。
此时，电源向网侧输送的有功功率P和无功功率Q可由式（1）计算得到，即
2.3微型燃气轮机发电系统
具备单轴结构的微型燃气轮机中的燃气涡轮和压气机与转速高的发电机同轴，需要用到电力电子装置进行整流逆变并网。若采用的是电流型逆变器并网，则其输出有功功率P和注入电网电流I恒定，因此可以看作PI节点；若采用的是电压型逆变器并网，则其输出有功功率P和电压V恒定，因此可以看作PV节点。
分轴结构的微型燃气轮机发电系统可以通过同步发电机或感应发电机直接与配电网相连。相应地，其控制模式也与单轴结构不同。其有功功率控制主要通过微型燃气轮机的调节方式实现，而无功功率调节控制是通过发电机自身的励磁调节控制系统实现。基于上述的工作原理和模式，当采用功率因数控制方式时，燃气轮机可以看作PQ节点；当采用电压控制方式时，燃气轮机可以看作PV节点。
2.4风力发电系统
风力发电系统是一种能够将风能转变为电能的发电装置。风力发电系统中的发电机类型多为双馈异步发电机和永磁发电机，因此本文主要讨论这两种类型的风力发电系统。
双馈异步发电机的控制模式有恒功率控制和恒电压控制两种。对于恒功率控制模式，可以将风力发电系统看作PQ节点；对于恒电压控制模式，可以将风力发电系统看作PV节点。
对于内部采用无励磁调节系统的永磁同步发电机作为配电网接口的风力发电系统可以认为有功功率P值恒定，无功功率Q与电压V密切相关。因此在本文的潮流计算中可以看作PQ（V)节点，表达式为
式中，E0为空载电动势；Xd为同步电抗；P为有功输出；V为输出节点电压值。
3、改进的前推回代潮流算法
3.1节点编号方案
本文的节点编号方案比较灵活，不同于分层节点编号方案，采用的是直接编号方案。先针对具备不同节点数的配电系统进行编号，节点编号顺序采用深度优先搜索的方式，从而形成支路参数相关信息（如支路编号、支路首端母线和支路末端母线），再通过编程语言对节点和支路进行遍历，区分出叶节点和非叶节点，进而形成与编号顺序相对应的支路数据存储矩阵（如支路电阻、支路电抗、有功负荷和无功负荷）。对于不同类型的节点，采用的是统一的编号方法，便于在后面的迭代过程中能够最终进入主程序的循环过程，因此没有再进行单独处理。
3.2各种类型节点处理方法
1）PQ节点
对于可以看作PQ类型的DG简化模型，处理方法与处理普通负荷方法基本一致，即在潮流计算中将其作为负的负荷值带入一般的计算步骤处理即可。
2）PV节点
对于可以看作PV类型的DG简化模型，其与经典的前推回代法中普通负荷均为PQ负荷的情况不同，且传统的前推回代法对于此类PV型节点的处理能力比较弱，因此需进行特殊处理。由于配电网中无功功率的变化主要由电压幅值决定，因此本文对此类型节点的处理方法为：在每次迭代过程中，利用电压幅值的变化之差ΔV来修正无功功率，表达式为Qt+1=Qt+f（∆Vt)
特别地，对于可能出现的无功越限问题，采用无功功率修正方程处理，表达式为
3）PQ（V)节点
对于可以看作PQ（V)类型的DG简化模型，同样地，传统的前推回代法不能够直接进行处理，本文的处理方式是利用每次迭代过程中电压V的幅值变化来修正Q值再进行迭代处理，功率修正方程表达式为
Qt+1=Qt+f(∆Vt)
4）PI节点
对于可以看作PI类型的DG简化模型，因本文所采用的回代变量是支路电流，所以对于PI类型节点可以直接进行处理。同样地，通过对节点电
流I的处理后可以得出无功功率修正方程，将该类型节点转换为前推回代法能够处理的PQ节点进行处理，即
综上所述，本文的节点类型基本处理方法实质上是在每次迭代的最终一步将该类型节点转换为前推回代法中能够处理的PQ节点。
结语
对含不同类型不同容量DGs的有源配电网络进行了分析研究，将几种常用的典型DG进行模型描述，并对其进行适应性分析，同时给出了部分DG并网系统模型的简化方法，即将其最终简化为PQ、PV、PI和PQ（V)等发电负荷节点。针对这些不同类型发电负荷节点，采用了以支路电流替代支路功率作为基本变量的前推回代算法，在采用直接节点编号方案基础上，分别将配电网运行过程中各个不同类型节点中的恒值变量（如Q、V和I等）与实时无功功率Q通过对应的无功功率修正方程转换为前推回代算法能够处理的PQ节点中的变量。
参考文献
[1]张源宇.含分布式电源的配电网潮流计算方法研究综述[J].自动化与仪器仪表，2013，06
[2]王惠中，王伟，智勇.含分布式电源的弱环配电网快速潮流计算研究[J].电网与清洁能源，2014.
作者简介
靳亚伟（1981.11），男，河南汝州人，热能与动力专业学士，单位：福建宁德核电有限公司，研究方向：电站热力系统仿真
论文作者:靳亚伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/18
标签：节点论文; 系统论文; 功率论文; 电压论文; 支路论文; 分布式论文; 配电网论文; 《基层建设》2017年第30期论文;