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        光伏接入配電網(wǎng)調(diào)壓問題研究

        2017-12-23 10:30:33錫林郭勒電業(yè)局調(diào)度處陳艷芳
        電力設(shè)備管理 2017年2期
        關(guān)鍵詞:調(diào)壓電站配電

        錫林郭勒電業(yè)局調(diào)度處 陳艷芳

        光伏接入配電網(wǎng)調(diào)壓問題研究

        錫林郭勒電業(yè)局調(diào)度處 陳艷芳

        小型光伏電站接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)的潮流、電壓等造成一定影響,為滿足用戶對電能質(zhì)量的要求,現(xiàn)有配電網(wǎng)需根據(jù)光伏接入情況相應(yīng)調(diào)整保護(hù)配置和電壓調(diào)節(jié)方案。本文研究配電網(wǎng)中光伏電站接入情況,正確評估了光伏電站接入對配電系統(tǒng)帶來的影響。

        光伏;配電網(wǎng);調(diào)壓

        1 背景

        目前,居民光伏項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電成功的案例越來越多,國家也在大力支持清潔能源發(fā)電并網(wǎng),一些小型光伏電站正在源源不斷地接入配電系統(tǒng)中。小型光伏電站接入配電網(wǎng)后為用戶帶來了一定的便利,但由于光伏發(fā)電受天氣等因素影響較大,發(fā)電出力較不穩(wěn)定,這對配電網(wǎng)的潮流、電壓等造成一定影響[1]。這就要求配電網(wǎng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,來滿足用戶對電能質(zhì)量的要求,現(xiàn)有配電網(wǎng)需根據(jù)光伏接入情況相應(yīng)調(diào)整保護(hù)配置和電壓調(diào)節(jié)方案,從而使配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)地供電。

        配電網(wǎng)一般采用放射式、樹干式及手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式,其選擇主要取決于用戶分布及用戶對供電可靠性的要求。長期以來,我國的配電網(wǎng)接線形式大多數(shù)采用以架空線路為主的放射式供電方式,光伏電源接入后,配電網(wǎng)將從一個(gè)輻射狀的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐粋€(gè)遍布電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)[2]。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中線路潮流總是從變電站流向用戶,有功逐漸減少,電壓逐漸降低。當(dāng)光伏接入配網(wǎng)后,其線路潮流就隨著光伏接入的位置、容量的變化發(fā)生改變。

        2 案例分析

        現(xiàn)就一1 0 k V配電線路進(jìn)行分析。線路型號:L G J-150/25,長度L=18km,總負(fù)荷數(shù)為10,單位長度內(nèi)線路阻抗為Z=0.21+j0.32,線路總負(fù)荷為:PL=5MW,QL=1.6Mvar。光伏出力P=1MW,功率因數(shù)cosφ=0.9(滯后)。負(fù)荷分布及電壓情況見表1。

        表1 節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)

        2.1 光伏接入點(diǎn)對電壓的影響

        假設(shè)光伏滿出力,改變光伏接入配電網(wǎng)的位置進(jìn)行計(jì)算,電壓分布情況見圖1。

        圖中方案1為光伏電站不并網(wǎng)運(yùn)行,方案2為光伏電站在2點(diǎn)處并網(wǎng),方案3為光伏電站在4點(diǎn)處并網(wǎng),方案4為光伏電站在6點(diǎn)處并網(wǎng),方案5為光伏電站在9點(diǎn)處并網(wǎng)。從圖1可以看出,光伏出力穩(wěn)定時(shí),改變光伏接入配電網(wǎng)位置,配電線路各負(fù)荷點(diǎn)處電壓隨之改變,方案5中各點(diǎn)電壓明顯高于方案2中各點(diǎn)電壓,說明光伏接入點(diǎn)越靠近電源點(diǎn)側(cè),其對電壓影響越小,越接近線路末端,其對電壓影響越大,甚至造成電壓越限情況的發(fā)生。

        2.2 調(diào)壓方案

        以上計(jì)算結(jié)果顯示,光伏電源并入配電網(wǎng)會導(dǎo)致現(xiàn)有配電系統(tǒng)整體電壓升高,現(xiàn)有配電網(wǎng)在滿足電壓合格率要求的情況下,并入光伏電站后可能導(dǎo)致電壓越限,電壓合格率下降,不能滿足用戶對電能質(zhì)量的要求。

        目前,我國規(guī)定的10kV配電網(wǎng)電壓允許偏移為額定電壓的0~7%。為使配電線路各點(diǎn)電壓在光伏電站投入和退出運(yùn)行的情況下均能滿足電能質(zhì)量的要求,必須提出新的電壓控制方案,合理配置無功補(bǔ)償容量,改變配電線路的無功潮流分布,將配電網(wǎng)中各點(diǎn)電壓控制在合格范圍之內(nèi),從而提高用戶處的電壓質(zhì)量。

        根據(jù)2.1分析結(jié)果可以看出,當(dāng)光伏電站0出力運(yùn)行時(shí),各點(diǎn)電壓均在允許范圍內(nèi),當(dāng)光伏電站從節(jié)點(diǎn)9處并入配電網(wǎng)時(shí),會導(dǎo)致線路接近末端處的負(fù)荷電壓高于10.7kV,超出電壓允許偏差范圍。若長期過電壓運(yùn)行,會縮短用戶電氣設(shè)備使用壽命,甚至造成損壞,所以配電網(wǎng)必須控制電壓,使其在合格范圍內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)光伏電站滿出力投入運(yùn)行時(shí),采用以各點(diǎn)電壓偏差在允許范圍內(nèi)為目標(biāo),避免電壓最高點(diǎn)越上限的方法確定補(bǔ)償容量和位置,現(xiàn)制定4個(gè)調(diào)壓方案,方案1:不進(jìn)行補(bǔ)償;方案2:在4點(diǎn)處補(bǔ)償0.08(Mvar)感性無功;方案3:在6點(diǎn)處補(bǔ)償0.05(Mvar)感性無功;方案4:在9點(diǎn)處補(bǔ)償0.03(Mvar)感性無功。

        圖1 電壓分布情況

        根據(jù)所制定的調(diào)壓方案進(jìn)行計(jì)算,配電線路各負(fù)荷點(diǎn)電壓均控制在允許范圍之內(nèi)(小于10.7kV),具體調(diào)壓效果如圖2。

        計(jì)算結(jié)果顯示,在不同負(fù)荷點(diǎn)處進(jìn)行無功補(bǔ)償均可達(dá)到控制電壓的目的,且效果明顯,但補(bǔ)償容量有所差異,在光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)處同時(shí)增設(shè)無功補(bǔ)償裝置(電抗器或SVG),進(jìn)行就地補(bǔ)償?shù)姆桨甘亲罱?jīng)濟(jì)合理的。

        圖2 調(diào)壓效果

        3 結(jié)論

        光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與壯大,居民光伏電站并網(wǎng)發(fā)電需求的不斷增加,使現(xiàn)有配電網(wǎng)不得不與時(shí)俱進(jìn),調(diào)整結(jié)構(gòu)與策略,來保障用戶供電的優(yōu)質(zhì)性。本文通過對含光伏發(fā)電的配電系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,事先確定在什么情況下需要進(jìn)行調(diào)壓,且提前制定調(diào)壓方案,確定無功補(bǔ)償位置和容量,通過計(jì)算驗(yàn)證調(diào)壓方案的正確性和有效性,為調(diào)壓分析提供了理論依據(jù)。

        [1]吳財(cái)富,張健軒,陳裕愷,等.太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及照明系統(tǒng)[M].北京:科技出版社,2009:14-15.

        [2]梁才浩,段獻(xiàn)忠.分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響[J].電力系統(tǒng)自動化,2001 (12):53-56.

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