王素芬

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民群眾環(huán)保意識的提高，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用也在不斷的增多，但是內(nèi)蒙古地區(qū)光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間不是很長，導(dǎo)致光伏并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展不夠成熟，因此光伏并網(wǎng)會(huì)對地區(qū)電網(wǎng)線損產(chǎn)生一定程度的影響。本文分析了光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響，并加以實(shí)例進(jìn)行了說明和總結(jié)，供光伏并網(wǎng)行業(yè)的工作人員參考。

關(guān)鍵詞：地區(qū)電網(wǎng)線損；光伏并網(wǎng)；影響

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）20-0108-02

由于應(yīng)用在太陽能光伏發(fā)電中的分布式光伏發(fā)電機(jī)容量較小，因此能有效的降低地方電網(wǎng)的線損率，但隨著分布式光伏發(fā)電機(jī)數(shù)量的增多，光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響也在發(fā)生變化，因此技術(shù)人員需要加強(qiáng)對光伏并網(wǎng)對地方電網(wǎng)線損影響的分析。

1 光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

在進(jìn)行太陽能光伏發(fā)電的過程中需要連接光伏電源，當(dāng)光伏電源連接到某個(gè)地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)中后，電網(wǎng)系統(tǒng)中的電流分布也會(huì)發(fā)生變化，存在于電網(wǎng)中的功率的流向也不再是向負(fù)荷流動(dòng)的單一路線?，F(xiàn)假設(shè)光伏并網(wǎng)中線路的電壓是相同的，在此實(shí)驗(yàn)前提下，可以計(jì)算出光伏電源的容量以及電源接入位置與地方電網(wǎng)線損的關(guān)系，并根據(jù)多次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制定相關(guān)的模型，再對線損模型進(jìn)行進(jìn)一步的分析[1]。

2 光伏并網(wǎng)的實(shí)例說明

現(xiàn)以內(nèi)蒙古地區(qū)的光伏并網(wǎng)實(shí)例對光伏并網(wǎng)對地方電網(wǎng)的線損影響進(jìn)行分析。實(shí)例地區(qū)應(yīng)用的是66KV的電網(wǎng)系統(tǒng)，其電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為輻射型，并配有24個(gè)節(jié)點(diǎn)和2個(gè)電源輸出點(diǎn)，其中的一個(gè)電源輸出點(diǎn)用來連接主網(wǎng)的，在本文的分析過程中被當(dāng)成是光伏并網(wǎng)中的平衡節(jié)點(diǎn)；另外一個(gè)電源輸出點(diǎn)則位于風(fēng)電場內(nèi)。該地區(qū)的電力資源直供用戶共有7名。

在對該光伏并網(wǎng)實(shí)例進(jìn)行分析和計(jì)算前需要假設(shè)供電系統(tǒng)中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，這樣能夠確保地方電網(wǎng)線損只能受到供電系統(tǒng)負(fù)荷大小和光伏電源安裝情況的影響。下面將從多方面角度對光伏并網(wǎng)對地方電網(wǎng)線損的影響進(jìn)行分析。

2.1 光伏電源容量影響的分析

現(xiàn)假設(shè)改供電系統(tǒng)中的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及其符合的分布情況不會(huì)發(fā)生變化，在此基礎(chǔ)上展開對光伏電源和地方電網(wǎng)線損之間關(guān)系的分析。

假如現(xiàn)階段的光伏發(fā)電電源的電量是滿的，將其接入到地方電網(wǎng)可以得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，通過對這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出以下結(jié)論。第一，地方電網(wǎng)與光伏電源相連接后所產(chǎn)生的并網(wǎng)容量是在一定范圍內(nèi)的話，則會(huì)降低地方電網(wǎng)的線損率，同樣當(dāng)并網(wǎng)容量超過一定范圍時(shí)地方電網(wǎng)的線損率將會(huì)增加。并且通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真分析能夠得出最終的結(jié)論，即如果光伏發(fā)電電源的容量小于地方電網(wǎng)所能承載的負(fù)荷時(shí)，光伏并網(wǎng)能夠有效的降低地方電網(wǎng)的線損率。第二，當(dāng)?shù)胤诫娋W(wǎng)的線損率能夠隨著光伏電源的注入而降低時(shí)，此時(shí)的并網(wǎng)容量被稱為最佳的光伏電源容量。最佳容量的大小和范圍受到外界因素的影響較多，其中最主要的影響因素是網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架能夠承載的負(fù)荷的大小，即網(wǎng)架承載負(fù)荷量越大，最佳容量值越大；主電網(wǎng)變壓器與光伏電源的注入節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離越近，最佳容量值越大。通常，光伏并網(wǎng)的最佳容量值要比地方電網(wǎng)的負(fù)荷值低，并多次試驗(yàn)證明光伏并網(wǎng)的最佳容量值應(yīng)當(dāng)為地方電網(wǎng)負(fù)荷值的30%，工作人員可以以此為依據(jù)來檢驗(yàn)光伏電網(wǎng)對地方電網(wǎng)線損的影響，從而更好的凸顯光伏并網(wǎng)的優(yōu)勢[2]。

2.2 光伏電源位置影響的分析

現(xiàn)假設(shè)光伏并網(wǎng)中光伏電源板的容量為15MW，改變光伏電源的接入位置，進(jìn)而分析光伏電源接入位置對地方電網(wǎng)線損的影響，在此實(shí)驗(yàn)中為了減少計(jì)算量，忽略了電站聯(lián)絡(luò)線對地方電網(wǎng)的線損影響，因此假設(shè)光伏電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置與電站位置之間的距離是相等的。在此基礎(chǔ)上展開了多次關(guān)于光伏電源接入位置的實(shí)驗(yàn)。該地區(qū)的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)光伏電源接入到電網(wǎng)中的1號節(jié)點(diǎn)時(shí)，本質(zhì)上是相當(dāng)于在該地區(qū)電網(wǎng)中沒有接入任何的光伏電源，此時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示該地區(qū)地方電網(wǎng)的線損率在3.5%左右。然后在實(shí)驗(yàn)中更改光伏電源的接入位置，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示地方電網(wǎng)的線損率發(fā)生了不同程度的改變，當(dāng)光伏電源接入到20號節(jié)點(diǎn)時(shí)地方電網(wǎng)的線損率最高，當(dāng)光伏電源接入11號節(jié)點(diǎn)時(shí)地方電網(wǎng)的線損率最低。對多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的分析可以得出11號節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷量為10.2MW，占地方電網(wǎng)的負(fù)荷率的16.9%，此時(shí)光伏電源的平均出力率為7.9MW，這時(shí)光伏電源的出力量是能夠被完全消耗的，但是當(dāng)光伏電源接入到10號節(jié)點(diǎn)或9號節(jié)點(diǎn)上時(shí)，盡管這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷量依然較小，但這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置距離最佳接入節(jié)點(diǎn)較近，因此光伏電源在此節(jié)點(diǎn)區(qū)間內(nèi)的流動(dòng)相對較少，地方電網(wǎng)的線損率也隨之減少。

影響光伏電源最佳接入的因素有地方電網(wǎng)網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)、光伏電源的總體容量、光伏電源的平均出力率、光伏并網(wǎng)中的負(fù)荷分布、地方電網(wǎng)的負(fù)荷率；上述影響因素中對光伏電源最佳接入位置影響最大的是地方電網(wǎng)的負(fù)荷率，因此在實(shí)際的光伏并網(wǎng)安裝過程中，技術(shù)人員一般選擇負(fù)荷率較高且與負(fù)荷區(qū)距離較近的節(jié)點(diǎn)作為光伏電源的接入節(jié)點(diǎn)。

2.3 光伏電源接入電壓等級的分析

在光伏電源接入電壓等級的實(shí)驗(yàn)中，要假設(shè)地方電網(wǎng)網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)是不變的，現(xiàn)選擇該地區(qū)電網(wǎng)24節(jié)點(diǎn)中的第18個(gè)節(jié)點(diǎn)作為光伏電源的接入節(jié)點(diǎn)，為了降低計(jì)算結(jié)果的隨機(jī)性，現(xiàn)假設(shè)地方電網(wǎng)及光伏并網(wǎng)中網(wǎng)架的相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)都是不變的，同時(shí)將光伏并網(wǎng)的最低負(fù)荷調(diào)整為原來地方電網(wǎng)的15%。在上述實(shí)驗(yàn)條件下展開了光伏電源接入電壓等級對地方電網(wǎng)線損影響的分析和實(shí)驗(yàn)。

通過對多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可以得出以下結(jié)論：在光伏并網(wǎng)和地方電網(wǎng)參數(shù)不變的前提下，地方電網(wǎng)的線損率與光伏電源接入電壓等級呈反比關(guān)系，也就是說地方電網(wǎng)的線損率是隨著光伏電源接入電壓等級的升高而降低的。因此技術(shù)人員需要結(jié)合實(shí)際的光伏并網(wǎng)工程和地方電網(wǎng)的需求，在諸多光伏電源接入電壓等級中選擇最為適宜的光伏電源接入電壓等級，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地方電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行，還能最大限度的降低地方電網(wǎng)的線損率，將光伏并網(wǎng)對地方電網(wǎng)的作用發(fā)揮到極致，促進(jìn)光伏并網(wǎng)和地方電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展[3]。

3 光伏并網(wǎng)實(shí)例的總結(jié)

通過上文實(shí)例的分析，可以得出光伏電源容量、光伏電源接入電壓等級、光伏電源位置對地方電網(wǎng)線損都有影響的結(jié)論，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果可以得出在光伏并網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)地方電網(wǎng)最低線損率的方式如下：在光伏電源的安裝工程中，技術(shù)人員要優(yōu)先選擇電壓等級最高的節(jié)點(diǎn)作為光伏電源的接入節(jié)點(diǎn)，并且要保證所選擇的接入節(jié)點(diǎn)是靠近最高電壓等級節(jié)點(diǎn)變壓器一側(cè)的，并且要保證接入節(jié)點(diǎn)所占的負(fù)荷比例比電網(wǎng)中的其他節(jié)點(diǎn)要大，光伏電源的最佳容量為該地區(qū)總電網(wǎng)負(fù)荷量的30%左右。在上述條件的基礎(chǔ)上選擇光伏電源的接入節(jié)點(diǎn)，就能保證光伏并網(wǎng)中地方電網(wǎng)線損率是最低的。

4 結(jié)語

在上文的分析和實(shí)驗(yàn)中可以看出，只要連接到地方電網(wǎng)中光伏電源的容量高于該地區(qū)地方電網(wǎng)的總負(fù)荷量，光伏并網(wǎng)就可以有效的降低地區(qū)電網(wǎng)的線損率，因此在光伏電網(wǎng)的安裝過程中，技術(shù)人員要考慮到地方電網(wǎng)的總負(fù)荷量，進(jìn)而將光伏并網(wǎng)對降低地區(qū)電網(wǎng)線損有利的作用發(fā)揮出來。

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