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        含分布式電源的配電網(wǎng)消納能力研究

        2020-07-23 15:16:10鄧盼盼
        錦繡·下旬刊 2020年3期
        關(guān)鍵詞:分布式電源配電網(wǎng)

        摘 要:該文進(jìn)行了配電網(wǎng)接入DG的消納能力研究。針對(duì)目前配電網(wǎng)輻射狀分布、支饋線薄弱、農(nóng)網(wǎng)供電半徑長、低電壓等現(xiàn)實(shí)情況,對(duì)消納能力研判,借此合理規(guī)劃DG在各個(gè)區(qū)域的合理分布。最后采用IEEE33節(jié)點(diǎn)進(jìn)行算例分析和驗(yàn)證,結(jié)果表明收斂速度快、自適應(yīng)能力,具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。

        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng);分布式電源;消納能力

        1 研究問題

        通過對(duì)目前DG接入的實(shí)際工程應(yīng)用調(diào)研,大多數(shù)DG地處風(fēng)能、太陽能資源較好的廣大農(nóng)村地區(qū),而農(nóng)配網(wǎng)與城市配網(wǎng)相比,在配網(wǎng)重構(gòu)能力、電壓水平、負(fù)荷承載能力等方面均不具備優(yōu)勢(shì),因此著重對(duì)配電網(wǎng)接入DG的消納能力進(jìn)行研究,更具有現(xiàn)實(shí)意義和工程實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。

        2 數(shù)學(xué)模型

        3 算例分析

        3.1 仿真系統(tǒng)及參數(shù)

        選取IEEE33節(jié)點(diǎn)為例,設(shè)定節(jié)點(diǎn)1為配電線路平衡節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)電源點(diǎn),設(shè)節(jié)點(diǎn)1電壓為1.05 pu,線路主線最大允許電流為300 A,在允許調(diào)壓范圍內(nèi),各節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)壓范圍為0.95 pu-1.05 pu。各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷均為恒功率模型,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

        3.2 算法性能分析

        本文同時(shí)采用改進(jìn)人工魚群算法與傳統(tǒng)人工魚群算法針對(duì)含DG配電網(wǎng)對(duì)光伏的消納能力進(jìn)行優(yōu)化。

        3.3 算例分析

        在IEEE33節(jié)點(diǎn)算例中,選取2、16、17、30、32為DG接入點(diǎn),采用5臺(tái)額定功率500kW的逆變器模擬分布式光伏電源,逆變器功率因素設(shè)定為1,各節(jié)點(diǎn)電壓值的變化情況如圖3所示。

        由圖可見,由于配網(wǎng)線路單電源供電,原線路從電源點(diǎn)至負(fù)荷末端電壓值呈總體下降趨勢(shì),且越到線路末端,電壓幅值下降越明顯,部分節(jié)點(diǎn)已明顯低于0.95 pu的預(yù)設(shè)低電壓幅值。而接入DG后,從整體情況上看,明顯改善了節(jié)點(diǎn)電壓值,特別是對(duì)DG接入點(diǎn)附近的節(jié)點(diǎn),改善效果明顯。

        在約束條件的限制下,各DG實(shí)際有功出力及系統(tǒng)網(wǎng)損如表1所示。

        由前面的分析可知,節(jié)點(diǎn)2因?yàn)榫€路最大允許電流、以及電壓幅值已處于較高水平,DG有功消納能力不高。節(jié)點(diǎn)16、17處于線路末端或者支路初始節(jié)點(diǎn),具有較強(qiáng)的DG有功消納能力,且對(duì)附近節(jié)點(diǎn)的電壓水平有一定的協(xié)助提升。

        在不改變?cè)袟l件的情況下,逆變器功率因素設(shè)定為0.95,各節(jié)點(diǎn)電壓值的變化情況如圖4所示。

        功率因素為正數(shù)時(shí),逆變器遲相運(yùn)行,同時(shí)向配電網(wǎng)中送出有功和無功功率,由圖4可見,較好地支撐了節(jié)點(diǎn)電壓,各節(jié)點(diǎn)電壓改善情況較為明顯。與逆變器功率因素為1時(shí)相比,特別是對(duì)線路末端的節(jié)點(diǎn)電壓情況改善更為明顯。

        各DG實(shí)際有功出力及系統(tǒng)網(wǎng)損如表2所示。

        表2與表1對(duì)比可知,DG有功出力有一定的下降,而系統(tǒng)網(wǎng)損也明顯降低。通常配電線路中以感性負(fù)載為主,逆變器遲相運(yùn)行,向配電網(wǎng)中送出無功功率,補(bǔ)足系統(tǒng)無功缺失的同時(shí),對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓提升效果明顯。而節(jié)點(diǎn)電壓的約束條件上限,又限制了DG的功率送出,因此造成了DG有功出力的下降。

        在不改變?cè)袟l件的情況`下,逆變器功率因素設(shè)定為-0.95,各節(jié)點(diǎn)電壓值的變化情況如圖5所示。

        功率因素為負(fù)數(shù)時(shí),逆變器進(jìn)相運(yùn)行,向配電網(wǎng)中送出有功并吸收無功功率,由圖5可見,節(jié)點(diǎn)電壓改善效果不如前面兩個(gè)算例明顯。節(jié)點(diǎn)2因靠近電源點(diǎn),電壓降落不明顯,而節(jié)點(diǎn)16、17、30、32因DG吸收無功而系統(tǒng)無法及時(shí)補(bǔ)足,與前兩個(gè)算例相比,電壓均有一定程度的降落。

        各DG實(shí)際有功出力及系統(tǒng)網(wǎng)損如表3所示。

        三組算例系統(tǒng)網(wǎng)損對(duì)比分析,DG進(jìn)相運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)網(wǎng)損最大;DG遲相運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)網(wǎng)損最小。因DG遲相運(yùn)行,支路節(jié)點(diǎn)電壓提升作用明顯,甚至局部出現(xiàn)逆向潮流,使得系統(tǒng)正向潮流最小。由此可見,若DG發(fā)出有功與系統(tǒng)負(fù)荷有功相等時(shí),系統(tǒng)正向潮流最小,系統(tǒng)網(wǎng)損亦最小。

        三組算例DG有功出力對(duì)比分析,DG進(jìn)相運(yùn)行時(shí),有功出力最大;DG遲相運(yùn)行時(shí),有功出力最小。DG進(jìn)相運(yùn)行,吸收無功并靠系統(tǒng)自身補(bǔ)足,適用于電壓水平較為穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn),DG遲相運(yùn)行,就地補(bǔ)償無功的同時(shí)增發(fā)有功,適用于電壓水平較低的節(jié)點(diǎn)。

        4 結(jié)論

        本文針對(duì)目前配電網(wǎng)輻射狀分布、支饋線薄弱、農(nóng)網(wǎng)供電半徑長、低電壓等現(xiàn)實(shí)情況,對(duì)消納能力研判,借此合理規(guī)劃DG在各個(gè)區(qū)域的合理分布具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐指導(dǎo)價(jià)值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]徐韻,顏湘武. 含可再生分布式電源參與調(diào)控的配電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制研究綜述[J]. 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2019,46(4):16-30.

        [2]董逸超,王守相,閆秉科. 配電網(wǎng)分布式電源接納能力評(píng)估方法與提升技術(shù)研究綜述[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2019,43(7):2258-2266.

        作者簡介:

        鄧盼盼(1986—),男,漢,四川省樂山,碩士,工程師,從事電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制研究。

        基金項(xiàng)目:樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項(xiàng)目“分布式電源接入配電網(wǎng)的承載力研究”編號(hào):KY2019008

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