余瀟

摘 要：在新能源快速發(fā)展的背景下，對(duì)配電網(wǎng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)，研究如何提高新能源配電網(wǎng)接納能力已經(jīng)成為各大電力企業(yè)工作管理的主要內(nèi)容。因此，文章結(jié)合甲城市新型能源規(guī)劃，并查閱了大量文獻(xiàn)和資料，根據(jù)配電網(wǎng)特性，提出提高配電網(wǎng)接納能力的措施。

關(guān)鍵詞：新能源；配電網(wǎng)；接納能力；研究探討

中圖分類(lèi)號(hào)：V242.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）30-0186-02

引言

近年來(lái)，我國(guó)新能源裝機(jī)容量逐漸擴(kuò)大，在很多城市的配電系統(tǒng)中都出現(xiàn)了電力消納的問(wèn)題。我國(guó)新能源發(fā)電技術(shù)還不夠成熟，其產(chǎn)生的電力具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定性，再加上大配電系統(tǒng)消納新能源電力的相關(guān)機(jī)制不夠完善，極大的限制了配電網(wǎng)接納新電力的能力，在這樣的基礎(chǔ)上，通過(guò)定量分析法，研究配電網(wǎng)接納新能源的能力就顯得尤為迫切。

1 甲城市目前新能源發(fā)展現(xiàn)狀

甲城市位于我國(guó)中西部地區(qū)，風(fēng)力比較大，日照比較充足。為響應(yīng)國(guó)家提出的“綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、和諧”的發(fā)展理念，從2010年開(kāi)始，在當(dāng)?shù)卣闹笇?dǎo)下，建立大量風(fēng)力發(fā)電廠和太陽(yáng)能發(fā)電廠，截止到2016年底，甲市風(fēng)電裝機(jī)的容量已經(jīng)達(dá)到了4512.42MW，光伏發(fā)電的總裝機(jī)容量高達(dá)1452.44MW，主要通過(guò)220kV以上的電網(wǎng)階段接入[1]。

2 新能源發(fā)電特性

由于接入甲市配單的新電力能源主要為光伏電站，因此，本文主要對(duì)光伏電站出電的特性進(jìn)行分析。

2.1 出電特性

相關(guān)實(shí)例表明，影響光伏電站出電功率和太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)、周?chē)€(wěn)定、電板傾斜度有關(guān)，通過(guò)調(diào)查顯示，夏季和冬季相關(guān)數(shù)據(jù)比較具有代表性，其出電特性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，甲市夏季日出主要集中在早上6點(diǎn)～晚上7點(diǎn)，冬季為早上7點(diǎn)～下午5點(diǎn)；第二，在一年四季光伏電站發(fā)電的最大值主要集中在中午12點(diǎn)～下午2點(diǎn)；第三，在夏季晴天時(shí)，由于太陽(yáng)輻強(qiáng)度比較大，光伏電站出電值最大聲，通過(guò)不完統(tǒng)計(jì)，此時(shí)出電的最大值可達(dá)總裝機(jī)容量的80%～90%，其最大值大約高出冬季最大值的2%～5%；第四，在陰天太陽(yáng)輻射度比較低，很大程度上降低了光伏發(fā)電系統(tǒng)的出電數(shù)值，其最大程度大約為裝機(jī)容量的35%～40%。

2.2 對(duì)配電網(wǎng)的影響

在光伏發(fā)電應(yīng)用到到甲市配電網(wǎng)系統(tǒng)中以后，促使原輻射狀的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，演變?yōu)橛性淳W(wǎng)絡(luò)，其分布情況和保護(hù)裝置都發(fā)生了明顯改變，引起光伏發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的安全運(yùn)行的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）對(duì)電壓的影響

通常情況下，配電網(wǎng)的運(yùn)行方法呈現(xiàn)輻射狀，當(dāng)新電源接入配電網(wǎng)中以后，就會(huì)降低輸送線(xiàn)路傳遞電力的功率，促使饋線(xiàn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)位置電壓升高，升高數(shù)值和接入配電網(wǎng)新電源的位置和容量有直接關(guān)系。從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的電壓發(fā)生波動(dòng)或者閃變，從而影響用戶(hù)的具體使用情況。

（2）對(duì)短路電流的影響

當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)側(cè)面發(fā)生短路以后，接入配電網(wǎng)絡(luò)的光伏新電源并不會(huì)對(duì)短路電流起太大的作用，通常情況下，穩(wěn)態(tài)短路電流僅僅超出新接入電源電流8%～20%。同時(shí)為確保配電網(wǎng)電流傳輸?shù)姆€(wěn)定性，減少發(fā)生短路造成影響，往往采用過(guò)流保護(hù)和熔斷保護(hù)雙重保護(hù)方式就對(duì)短路線(xiàn)路進(jìn)行保護(hù)。但光伏電源具有極高的滲透率，當(dāng)其在饋電線(xiàn)路上發(fā)生短路故障，導(dǎo)致饋電線(xiàn)路很難檢測(cè)出其發(fā)生的短路故障，從而影響配電線(xiàn)路的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）非正常孤島的影響

在配電網(wǎng)絡(luò)中，隨著接頭電源的增多，會(huì)增加發(fā)生非正常孤島發(fā)生的概率。相關(guān)專(zhuān)家和學(xué)者曾通過(guò)故障樹(shù)理論，對(duì)配電網(wǎng)非正常孤島發(fā)生觸電的可能性進(jìn)行分析，研究表明，即使有再多的電源接入配電網(wǎng)中，只要處理措施選擇得當(dāng)，也能把非正常孤島的風(fēng)險(xiǎn)控制在某一特定范圍中，并不會(huì)對(duì)配電網(wǎng)整體運(yùn)行系統(tǒng)造成影響，也就說(shuō)在配電網(wǎng)中接入新電源以后，發(fā)生的非正常孤島現(xiàn)象是可以克服的，并不對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成不良后果[2]。

（4）對(duì)配電網(wǎng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)的影響

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新能源發(fā)電已經(jīng)成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)，當(dāng)新電源接入配電網(wǎng)中以后，就會(huì)在一定程度上降低集中式發(fā)電所占的比例，整個(gè)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制方式都會(huì)發(fā)生較大改變。同時(shí)，當(dāng)新電源進(jìn)入到配電網(wǎng)中以后，用戶(hù)也可以參與到電力的管理和運(yùn)營(yíng)中，此時(shí)傳統(tǒng)的電力企業(yè)發(fā)展運(yùn)營(yíng)模式也就難以適應(yīng)新能源背景下的配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理模式。為切實(shí)解決此類(lèi)問(wèn)題，相關(guān)專(zhuān)家提出了模擬電站等新型運(yùn)營(yíng)管理模式，取得了良好效果，可以大范圍推廣應(yīng)用。

3 提高配電網(wǎng)接納能力的措施

3.1 合理劃分配電網(wǎng)管理區(qū)域

就甲市配電網(wǎng)系統(tǒng)而言，主要從中低壓電壓層面對(duì)配電網(wǎng)接納新電源的情況進(jìn)行分析，所以在劃分配電網(wǎng)管理區(qū)域時(shí)，也要以220kV變電站為主要切入點(diǎn)，按照相互聯(lián)系的原則，逐一找到和220kV相互聯(lián)接的110kV變電站、35kV變電站等，然后再找到與之相互匹配的新能源接入點(diǎn)，然后重復(fù)上述步驟，一直到電網(wǎng)的末端。

在具體劃分工程中，普遍存在兩種較為特殊的情況，一種雖然變電站的地理位置在A區(qū)域，但是在具體運(yùn)行過(guò)程中，主要由B區(qū)域、C區(qū)域等地的變電站進(jìn)行供電，此時(shí)可以把A區(qū)域中的變電站劃分到B區(qū)域、C區(qū)域的配電網(wǎng)管理中；第二種是變電站的具體位置在A區(qū)域，但其主要負(fù)責(zé)B區(qū)域或者C區(qū)域用戶(hù)的供電，此時(shí)要把B區(qū)域和C區(qū)域的配電網(wǎng)管理劃分導(dǎo)A區(qū)域當(dāng)中[3]。

3.2 建立電網(wǎng)結(jié)構(gòu)樹(shù)

在合理劃分配電網(wǎng)管理區(qū)域的基礎(chǔ)上，綜合考慮配電系統(tǒng)中的閉環(huán)結(jié)構(gòu)和開(kāi)環(huán)運(yùn)行等特點(diǎn)，按照一定的規(guī)律和方法，把各個(gè)區(qū)域中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，形成電網(wǎng)結(jié)構(gòu)樹(shù)，具體情況如圖1所示：

通過(guò)節(jié)點(diǎn)和支路把某一個(gè)區(qū)域中的配電網(wǎng)連接起來(lái)，就可以清楚看出各個(gè)變電站之間的關(guān)系，從而形成完善區(qū)域電網(wǎng)初始參數(shù)。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，要根據(jù)實(shí)際情況選擇科學(xué)合理的節(jié)點(diǎn)和支路。就甲市配電網(wǎng)而言，在構(gòu)建電網(wǎng)結(jié)構(gòu)樹(shù)時(shí)，要以220kV變電站為大樹(shù)的根部，110kV和35kV變電站為支路節(jié)點(diǎn)，以下各個(gè)變電站連接的線(xiàn)路為支路，即可形成配電網(wǎng)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，為新能源的接入點(diǎn)確定提供數(shù)據(jù)支持[4]。endprint

3.3 新能源電力配電網(wǎng)接納能力情況

當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)樹(shù)建立完成以后，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)樹(shù)和初始參數(shù)的分析和整理，就可獲得該區(qū)域配電網(wǎng)接納能力的具體情況，就甲市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)樹(shù)而言，可以按照先低壓后高壓的原則對(duì)配電網(wǎng)接納能力進(jìn)行分析。由于甲配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜，而且高壓、中壓、低壓縱橫交錯(cuò)，大大增加了配電網(wǎng)接納能力的分析難度。主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一，配電網(wǎng)輸送能力的限制比較大；第二，變電站變電容量的差異性比較明顯，在具體運(yùn)行過(guò)程中以正常運(yùn)行方式為主。

就35kV的變電站而言，限制其接納新能源的主要因素是上級(jí)線(xiàn)路的輸電能力；就110kV變電站而言，在具體接納過(guò)程中，可分為兩種，一種是35kV電壓接入，主要受到110kV變電站變電容量的限制，另一種是110kV接入，主要受到上級(jí)線(xiàn)路輸電容量的限制[5]。也就說(shuō)不同電壓等級(jí)其配單接納新能源的能力不盡相同，所以在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，必須根據(jù)不同電壓等級(jí)接入不同的新能源，才能切實(shí)提高配電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在新能源不斷發(fā)展的背景下，對(duì)配電網(wǎng)接納新能源的能力提出了更高的要求。本文以甲城市目前新能源發(fā)展現(xiàn)狀為前提，在分析新能源發(fā)電特性的基礎(chǔ)上，從合理劃分配電網(wǎng)管理區(qū)域、建立電網(wǎng)結(jié)構(gòu)樹(shù)、根據(jù)新能源電力配電網(wǎng)接納能力情況，有針對(duì)性的接入新能源三個(gè)方面分析了基于新能源發(fā)展背景下，提高配電網(wǎng)接納新能源的措施，希望對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行有一定幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙珊珊，宋曉輝，孟曉麗.雙層次能源聯(lián)絡(luò)線(xiàn)結(jié)構(gòu)配電網(wǎng)的接納能力分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2016，02：63-68+76.

[2]吳駿.配電網(wǎng)接納分布式電源能力分析[J].四川電力技術(shù)，2016，01：77-81.

[3]王守相，葛磊蛟，張齊，等.配電網(wǎng)分布式能源接納能力影響因素分析[J].供用電，2016，04：2-7+63.

[4]趙勝霞，劉俊勇，向月，等.考慮配電網(wǎng)接納能力的電動(dòng)汽車(chē)充換電服務(wù)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施配置方案分析與評(píng)估[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，06：94-101.

[5]羅慶，黃民翔.計(jì)及電動(dòng)汽車(chē)的配電網(wǎng)概率潮流計(jì)算及接納能力分析研究[J].機(jī)電工程，2015，11：1498-1503.endprint