牛維

【摘 ?要】在分布式電源系統(tǒng)當中它主要是和大電網(wǎng)的供電系統(tǒng)起到了一個相互協(xié)調(diào)和補充的作用，這主要是利用了現(xiàn)有的綜合設(shè)備以及資源，從而可以給用戶提供一個更為良好的電能可靠的應(yīng)用方式。由于分布式電源通過了并網(wǎng)以后，這對于在各個地區(qū)的電網(wǎng)運行以及在其結(jié)構(gòu)當中都發(fā)生很大的變化，有著一定的影響，因此，分布式的電源潮流計算就起到了一定的作用，也是作為評估的重要方式，作為優(yōu)化電網(wǎng)運行的重要理論基礎(chǔ)，通過我們長期的研究證明，其技術(shù)已經(jīng)較為成熟，利于長足的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】分布式電源;配電網(wǎng);潮流計算

分布式發(fā)電系統(tǒng)（Distribute Generation，DG）因具有靈活、高效、可靠等優(yōu)勢而發(fā)展迅速。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的情況下，大量DG的接入對配電網(wǎng)的穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)損耗及電壓分布造成了較大影響。因此，需要采用改進傳統(tǒng)潮流分析的方法來處理DG接入問題。

1 分布式潮流計算的重要性

在目前條件下，分布式電源的容量其大小均不同，一般在配電系統(tǒng)中，都有不同數(shù)量的分布式電源，所以，在分布式電源當中應(yīng)用潮流計算是具有非常關(guān)鍵的作用。在一般情況下，在接入分布式的電源當中，由于它的配電網(wǎng)不同，所以在它的節(jié)點位置就會具有一定的電壓以及功率，也會受到不同程度的作用，從中我們可以看出，一旦要對這些分布式的配電系統(tǒng)進行分析量化處理時，必須要應(yīng)用相關(guān)的潮流計算法。在現(xiàn)階段，一般應(yīng)用潮流計算法時都沒有充分的考慮到分布式電源所造成的一定影響，因此，在應(yīng)用時不能直接用該方法進行計算。如果在先前了解分布式電源的主要模型，再對其進行操作，就可以充分的了解到分布式電源它的具體節(jié)點可以怎樣轉(zhuǎn)化為普通節(jié)點，也就可以保證潮流計算的最終結(jié)果可靠性。

2 DG的潮流計算模型

2.1 DG節(jié)點類型處理

在傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，通常將根節(jié)點視為平衡節(jié)點，而其他中間節(jié)點視為PQ節(jié)點。DG不同于傳統(tǒng)發(fā)電機的運行方式和控制特性，在確定性潮流計算中歸結(jié)為PQ節(jié)點、PI節(jié)點、PV節(jié)點和PQ（V）節(jié)點。PI節(jié)點的無功功率由前次迭代得到的電壓、恒定的有功功率和電流計算后轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點，PV節(jié)點的無功功率通常用靈敏度矩陣修正[14-15]或以節(jié)點電壓偏差和節(jié)點電抗矩陣的關(guān)系修正[16-18]后轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點，PQ（V）節(jié)點的無功功率以異步發(fā)電機參數(shù)和機端電壓的關(guān)系計算后轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點。各種DG節(jié)點類型轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是在迭代過程中將各類節(jié)點轉(zhuǎn)換成前推回代法及其改進方法可以方便處理的PQ節(jié)點。

需要說明，PQ型DG與PQ節(jié)點相比，只是功率流向相反，在潮流計算時只需改變功率符號，將其視為負的負荷。PV型DG與PV節(jié)點類似，須有足夠的無功可調(diào)量用以維持給定電壓的幅值。若無功不足或無功注入源不再有備用，無法繼續(xù)提供電壓支撐，使得節(jié)點電壓不能維持在給定值，根據(jù)PVPQ節(jié)點轉(zhuǎn)換邏輯[19]，PV節(jié)點轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點。

2.2 改進控制策略下DG新的節(jié)點類型

隨著DG深入研究，在改進控制策略下，輸出電氣特性與傳統(tǒng)控制策略下有很大不同，在潮流計算中建立模型、確定節(jié)點類型時，四種常見的DG節(jié)點類型不再適用。文[20]采用直接控制策略，根據(jù)并網(wǎng)光伏發(fā)電功率模型得到其PQ運行區(qū)域圖，參照并網(wǎng)點電壓從運行表中選擇合理的運行點及對應(yīng)的PWM幅值調(diào)制比ma和移相角a作用于并網(wǎng)逆變器，使得輸出有功、無功功率依賴于并網(wǎng)點節(jié)點電壓，可處理成有功和無功均受電壓控制的P（V）Q（V）的節(jié)點類型。文[21]給出了質(zhì)子交換膜燃料電池并網(wǎng)運行時，逆變器采用電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)的同步PI控制策略，模型中增加了SPLL環(huán)節(jié)，使負荷發(fā)生階躍變化時，燃料電池并網(wǎng)系統(tǒng)輸出有功功率保持不變，輸出無功保持為零，因此不能處理成PV節(jié)點，可視為Q=0的PQ節(jié)點。

2.3 DG處理成有功恒定的依據(jù)

光伏發(fā)電系統(tǒng)有功輸出依賴于光照和溫度，風力發(fā)電機組有功輸出依賴于風速，具有隨機性和時變性，但在確定性潮流計算中可處理成有功恒定的節(jié)點類型，這是因為確定性潮流計算屬于點迭代法，求得的潮流解均為瞬時狀態(tài)，對光伏發(fā)電或風力發(fā)電建立數(shù)學模型時，應(yīng)建立離散時間的確定性模型，在潮流計算時，認為可以預(yù)測或者給定光照強度或風速的精確值，進而計算有功的精確值，這種思想和負荷在潮流計算中簡化處理方法相似。根據(jù)負荷曲線可知，負荷也是隨時間變化的，加之負荷種類多，其工作狀態(tài)具有隨機性和時變性，如何建立準確適用的負荷模型仍未很好解決。在確定性潮流計算中，需對負荷模型進行簡化，采用綜合預(yù)測負荷或某一時刻的真實負荷建立恒功率靜態(tài)模型，處理成PQ節(jié)點。

燃料電池不受外界因素影響，通過理想假設(shè)簡化模型，通過半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停瑢С瞿孀兤鬏敵鲭妷宏P(guān)于相角的公式，可以認為通過氣體流量控制相角，進而控制有功輸出恒定，這與常規(guī)發(fā)電機通過調(diào)節(jié)氣門來實現(xiàn)有功調(diào)節(jié)類似。對微型燃氣輪機建模時，通常把微型燃氣輪機及電氣部分當作一個整體來建立穩(wěn)態(tài)模型，當負荷變化時微型燃氣輪機轉(zhuǎn)速雖然發(fā)生變化，但基本維持在額定轉(zhuǎn)速附近，保證輸出功率恒定。

3 算例結(jié)果及分析

IEEE33測試系統(tǒng)中總有功負荷為3715kW，總無功負荷為2300kvar，基準電壓和潮流收斂精度分別取10.5kV和10-5。本文基于改進前推回代法、PV型DG無功采用節(jié)點電壓偏差和節(jié)點電抗矩陣的關(guān)系修正，定量分析加入不同類型DG對配電網(wǎng)潮流的影響。

為保證整個配電網(wǎng)絡(luò)是嚴格吸收型的受端網(wǎng)絡(luò)，且需要盡量避免DG加入后產(chǎn)生逆向潮流，DG加入配電網(wǎng)時滲透率不易太高本文基于與節(jié)點編號無關(guān)的改進前推回代法定量分析了各種DG接入系統(tǒng)后潮流，仿真結(jié)果表明，DG接入類型、布局方式的改變不影響潮流算法的收斂性能，表明該方法可有效計算DG并網(wǎng)潮流。DG并網(wǎng)并不僅僅改善系統(tǒng)電壓，減少功率損耗，更重要的是可以減少首端注入功率，相當于減少了傳統(tǒng)發(fā)電廠發(fā)出電能，從數(shù)值上解釋了電能更多由清潔高效的DG提供，有效減少了發(fā)電廠排放污染氣體。通過多組方案的計算結(jié)果分析，也可以為分布式電源的選址、容量提供依據(jù)。

4 結(jié)論

總之，分布式電源通過了并網(wǎng)以后，這對于在各個地區(qū)的電網(wǎng)運行以及在其結(jié)構(gòu)當中都發(fā)生很大的變化，有著一定的影響，因此，分布式的電源潮流計算就起到了一定的作用，也是作為評估的重要方式，理論基礎(chǔ)，通過研究證明，其技術(shù)已經(jīng)較為成熟，并且可以得到更為長遠的發(fā)展。

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）