趙冬梅，任耀宇，程雪婷

（1.華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京市昌平區(qū)102206；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西省太原市030001）

0 引言

在環(huán)境污染日趨嚴重和傳統(tǒng)能源日漸短缺的背景下，以光伏發(fā)電為代表的可再生清潔能源已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注且大規(guī)模并入電網(wǎng)。國家能源局發(fā)布的《可再生能源“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中提到，到2030年我國要實現(xiàn)非化石能源占一次能源消費比重20%的目標[1]。光伏發(fā)電在眾多可再生能源中占有十分重要的位置，目前光伏裝機容量呈現(xiàn)快速增長的趨勢[2]。根據(jù)容量不同，光伏發(fā)電分為兩種并網(wǎng)形式：一是通過中高壓線路接入輸電網(wǎng)，二是通過低壓線路接入配電網(wǎng)[3]。根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》及《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，光伏并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)當遵循分散開發(fā)、就近消納為主的原則。光伏分散式并網(wǎng)及電能的就地消納已經(jīng)成為趨勢[4]。因此，在低壓配電網(wǎng)中分布式光伏并網(wǎng)數(shù)量會迅速增長，容量也不斷增加。

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是一種基于電網(wǎng)供電與用戶用電之間的單向電力分配網(wǎng)路，電壓呈現(xiàn)從首端到末端降低的趨勢，隨著分布式光伏接入負荷側(cè)，潮流分布發(fā)生改變，當分布式光伏的容量超過負荷時，原有的負荷側(cè)就會變成電源側(cè)，形成潮流倒送，潮流倒送導(dǎo)致原有電壓降低的節(jié)點變成電壓升高的節(jié)點，接入容量過大會發(fā)生電壓越上限的現(xiàn)象。在高比例分布式光伏并網(wǎng)所面臨的諸多風(fēng)險中，電壓越限是影響光伏消納最重要的因素之一[5]，在進行配電網(wǎng)分布式光伏接納能力分析時，要充分考慮電壓越限的風(fēng)險。文獻[6]研究了配電網(wǎng)中分布式電源的最大接入容量，采用遺傳算法和牛頓-拉夫遜法求解模型；文獻[7]通過控制分布式電源逆變器應(yīng)對電壓越限，提升分布式電源的接入容量；文獻[8]利用智能軟開關(guān)進行雙向功率調(diào)節(jié)，提升配電網(wǎng)中分布式電源的接入容量；文獻[9-10]分析了功率因數(shù)控制和有功削減等對分布式電源準入容量的影響；文獻[11]分析配電網(wǎng)靜態(tài)和動態(tài)重構(gòu)對配電網(wǎng)接納分布式電源的作用。相關(guān)研究表明采取適當?shù)恼{(diào)壓措施可以緩解分布式電源接入導(dǎo)致的電壓越限問題，提高配電網(wǎng)對分布式電源的接納能力。

低壓配電網(wǎng)受投資經(jīng)濟性的限制，通信網(wǎng)薄弱、量測不全[12]，缺少可控資源，缺乏調(diào)壓手段，而現(xiàn)階段不可控的分布式電源和可控資源如微型燃氣輪機、儲能設(shè)備、聯(lián)絡(luò)開關(guān)及可控負荷等的大量接入，使中壓配電網(wǎng)形成具有一定協(xié)調(diào)控制能力的主動配電網(wǎng)（active distribution network，ADN）[13]?，F(xiàn)有關(guān)于配電網(wǎng)接納分布式電源的研究都是針對單一電壓等級的配電網(wǎng)，未考慮多電壓等級配電網(wǎng)之間的相互影響。本文進行低壓配電網(wǎng)分布式光伏接納能力分析時，考慮多電壓等級配電網(wǎng)的配合，提出利用中壓主動配電網(wǎng)的調(diào)控能力，通過中低壓配電網(wǎng)的相互影響緩解低壓配電網(wǎng)調(diào)壓手段缺乏，提升低壓配電網(wǎng)接納分布式光伏能力的方法。建立包含10 kV主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型和380 V輻射型低壓配電網(wǎng)分布式光伏的選址定容模型[14-16]的多電壓等級配電網(wǎng)模型。分別用遺傳算法和多目標進化算法求解，計算結(jié)果說明這種方法的有效性。針對低壓配電網(wǎng)中負荷不同的情況，分析分布式光伏接入和調(diào)壓對中壓主動配電網(wǎng)電壓水平的影響，以及低壓配電網(wǎng)中負荷對接納分布式光伏和調(diào)壓方式的影響。

1 中低壓配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)

中低壓配電網(wǎng)聯(lián)系緊密，拓撲結(jié)構(gòu)[17]如圖1所示，其中VH和VL分別為變壓器兩側(cè)電壓幅值。

圖1 中低壓配電網(wǎng)聯(lián)系拓撲圖Fig.1 Connection topology of medium and low voltage distribution network

對中壓主動配電網(wǎng)中可控設(shè)備的合理調(diào)控，可以實現(xiàn)對VH的調(diào)節(jié)，通過改變VH的大小進而改變VL的大小。變壓器高壓側(cè)有不同的分接頭，變壓器分接頭調(diào)節(jié)是一種有效的電壓控制方法，在國內(nèi)通常不考慮對分接頭進行調(diào)整，但是在國際上，特別是歐洲一些國家將分接頭調(diào)節(jié)作為調(diào)節(jié)低壓配電網(wǎng)電壓非常重要的手段[18]，選擇不同的分接頭改變變壓器的變比，可以改變VL的大小，兩種方式都通過改變VL的大小影響低壓配電網(wǎng)整體電壓水平，實現(xiàn)對低壓配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)。兩種方式對低壓配電網(wǎng)電壓的影響都是間接的，調(diào)壓后需要對低壓配電網(wǎng)進行潮流計算來判斷發(fā)生電壓越限的節(jié)點電壓是否滿足要求，確定一個可以直接判斷的指標，采用低壓配電網(wǎng)不發(fā)生電壓越限時VH允許值范圍[VHmin，VHmax]來指導(dǎo)調(diào)壓。

式中：Vmax和Vmin為配電網(wǎng)電壓允許值的上限和下限，在低壓配電網(wǎng)中Vmax=1.07，Vmin=0.9；Vd和Vx為低壓配電網(wǎng)的最大和最小電壓值；Bd和Bx為低壓配電網(wǎng)電壓相對VL的最大和最小變化率。

在未考慮電壓調(diào)節(jié)時，中壓主動配電網(wǎng)以經(jīng)濟性最優(yōu)運行，高比例分布式光伏接入導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)電壓越上限?？梢赃x擇更大的變壓器分接頭增大變壓器變比K，由公式（2）VH允許值范圍的上下限VHmax和VHmin增大，也可以改變中壓主動配電網(wǎng)中可控設(shè)備的運行方式降低VH，通過兩種方式將VH限制在允許值[VHmin，VHmax]范圍內(nèi)，確保低壓配電網(wǎng)電壓不發(fā)生越限。

低壓配電網(wǎng)分布式光伏接入導(dǎo)致的潮流倒送和中壓主動配電網(wǎng)可控設(shè)備的調(diào)節(jié)，都會對中壓主動配電網(wǎng)整體電壓產(chǎn)生影響，采用電壓總偏差[19]反應(yīng)配電網(wǎng)整體的電壓水平，公式表示如下：

式中：T為調(diào)度周期；Vi,t為t時刻節(jié)點i電壓；V*為系統(tǒng)基準電壓幅值，通常為1.0（標幺值）。電壓總偏差作為檢驗系統(tǒng)安全性和電能質(zhì)量的重要指標，值越小說明電壓波動越小，電壓越能保持在滿意的水平上。

2 模型建立

2.1 中壓主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型

2.1.1 目標函數(shù)

中壓主動配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性最優(yōu)目標函數(shù)為：

VH最小目標函數(shù)為：

式中：ndg、ness、nw、nil分別表示分布式電源、儲能設(shè)備、可投切無功補償設(shè)備、可中斷負荷的數(shù)量；分別表示分布式電源單位發(fā)電成本、配電網(wǎng)向上級電網(wǎng)購電價格、儲能單元充電的折算成本、儲能單元放電的折算成本、無功補償裝置的投切成本、可中斷負荷的補償費用；分別表示分布式電源發(fā)電量、配電網(wǎng)向上級電網(wǎng)的購電量、儲能單元的充放電功率、可中斷負荷的中斷功率；Mi,t表示無功補償設(shè)備的投切狀態(tài)是否發(fā)生改變；Δt為時間間隔；α和β分別表示儲能充放電狀態(tài)；VH,t表示t時刻VH值。

2.1.2 約束條件

1）潮流約束

式中：Pi和Qi為節(jié)點i的有功和無功功率注入量；Vi和Vj分別為節(jié)點i和j的電壓，Gij，Bij和δij分別為節(jié)點i和j之間的電導(dǎo)、電納和電壓相角。

2）線路傳輸功率約束

式中：Sl,t為t時刻線路l傳輸功率；Sl,max為線路傳輸?shù)淖畲蠊β省?/p>

3）節(jié)點電壓約束

在中壓配電網(wǎng)中Vmax=1.07，Vmin=0.93。

4）微型燃氣輪機約束

微型燃氣輪機爬坡功率約束

5）儲能約束

在儲能系統(tǒng)的充放電過程中，剩余容量用荷電狀態(tài)（state of charge，SOC）表示。

6）無功補償裝置投切約束

式中：Mi,t為t時刻無功補償裝置的投切狀態(tài)是否發(fā)生改變，1表示發(fā)生改變，0表示保持不變，Mmax表示無功補償裝置在調(diào)度周期T內(nèi)的最大動作次數(shù)。

7）可中斷負荷約束

2.2 低壓配電網(wǎng)分布式光伏選址定容模型

在380 V低壓配電網(wǎng)中負荷是單相供電，因此分布式光伏單相接入。低壓配電網(wǎng)分布式光伏選址定容模型包含兩個目標函數(shù)，接入分布式光伏容量最大和低壓配電網(wǎng)電壓升高最小。

2.2.1 目標函數(shù)

接入分布式光伏容量最大目標函數(shù)為：

低壓配電網(wǎng)電壓升高最小目標函數(shù)為：

2.2.2 約束條件

潮流約束、線路傳輸功率約束、節(jié)點電壓約束與中壓主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型類似。

1）接入容量約束

式中：Pi為節(jié)點i處接入的分布式光伏容量；{PA,PB,PC，···}為節(jié)點i處所能接入的分布式光伏容量的集合。

2）電壓三相不平衡度約束

節(jié)點電壓不平衡度的定義是節(jié)點三相電壓幅值的偏差除以三相電壓幅值的平均值。本文模型采用的是電壓幅值平方進行計算，對應(yīng)的電壓幅值平方不平衡度的范圍為6%。

3 模型求解

3.1 負荷和分布式電源出力的時序特性

在低壓配電網(wǎng)中用戶的負荷特性與光伏發(fā)電功率特性不一致，負荷高峰與光伏功率高峰在不同的時間段，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)中節(jié)點電壓在不同時刻發(fā)生顯著變化，在白天光伏發(fā)電過剩時段會出現(xiàn)節(jié)點電壓升高，而在夜間重負荷時段則會出現(xiàn)節(jié)點電壓降低。因此，為了保證分布式光伏接入后配電網(wǎng)的安全運行,必須保證配電網(wǎng)電壓在任何時刻都不越限，在模型求解的過程中，需要了解配電網(wǎng)全天各個時段負荷和分布式電源的情況，考慮負荷和分布式電源出力的時序特性。

為了更好地把握電力負荷發(fā)展變化的情況，把負荷分為工業(yè)類負荷、農(nóng)業(yè)類負荷、商業(yè)類負荷和居民負荷4類。這4類負荷的時序性各有特點，在春夏秋冬4季呈現(xiàn)出不同的規(guī)律性，負荷曲線見附錄A，圖A1，A2，A3，A4。

風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的出力大小主要由地理位置和氣候環(huán)境所決定，其出力大小具有明顯的時序特性。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的出力與風(fēng)力資源直接相關(guān)，不同季節(jié)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)出力的時序特性曲線見附錄A，圖A5。光伏發(fā)電設(shè)備的出力與光照強度密切相關(guān)，光照強度受季節(jié)和天氣的影響，每個季節(jié)的光照強度曲線可以分為晴天、陰天和雨天3種情況，光伏發(fā)電設(shè)備出力的時序特性曲線見附錄A，圖A6。根據(jù)時序特性，形成春季晴天、春季陰天、春季雨天、夏季晴天、夏季陰天、夏季雨天、秋季晴天、秋季陰天、秋季雨天、冬季晴天、冬季陰天和冬季雨天共計12種場景，可以對配電網(wǎng)進行一年的時序全過程模擬[20]。

3.2 求解步驟

步驟1：采用多目標進化算法求解低壓配電網(wǎng)的選址定容模型，得到分布式光伏的最大接入容量和低壓配電網(wǎng)電壓升高最小之間的關(guān)系，形成Pareto前沿。求解以運行經(jīng)濟性最優(yōu)為目標函數(shù)的中壓主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型，得到中壓主動配電網(wǎng)運行經(jīng)濟性最優(yōu)的策略及該運行策略下12個場景的VH時序特性。

步驟2：根據(jù)Pareto前沿分布式光伏接入容量對應(yīng)選址定容結(jié)果，計算出12個場景下低壓配電網(wǎng)最大和最小電壓值，確定發(fā)生電壓越限的場景，得到不考慮電壓調(diào)節(jié)情況下分布式光伏的最大接入容量。對于發(fā)生電壓越限的場景，結(jié)合變壓器分接頭的選擇和低壓配電網(wǎng)的允許電壓偏差，由公式（1）和（2）得到對應(yīng)場景下VH允許值范圍[VHmin，VHmax]。

步驟3：考慮中低壓配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)，采用遺傳算法求解以VH最小為目標函數(shù)的中壓主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型，得到VH時序特性；調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，計算對應(yīng)的VH允許值范圍。綜合分析全部12種場景，得到考慮一種調(diào)壓方式和綜合兩種方式的低壓配電網(wǎng)分布式光伏最大接入容量。

4 算例及結(jié)果分析

4.1 算例說明

中壓主動配電網(wǎng)采用IEEE33節(jié)點系統(tǒng)進行仿真，結(jié)構(gòu)如圖2所示?？傌摵?.64+j2.23MVA，電壓基準值12.66 kV，中壓主動配電網(wǎng)中有大容量光伏電站、小容量光伏、大容量風(fēng)電場、小容量風(fēng)機、儲能系統(tǒng)、微型燃氣輪機、可中斷負荷和無功補償設(shè)備。分布式資源的具體參數(shù)見附錄B，表B1，B2，B3，B4所示，配電網(wǎng)分時電價如附錄B圖B1所示。各節(jié)點的負荷類型如下：21—25節(jié)點為工業(yè)負荷，30—33節(jié)點為農(nóng)業(yè)負荷，8—15節(jié)點為商業(yè)負荷，其余節(jié)點為居民負荷。

圖2 主動配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)Fig.2 Topological structure of active distribution network

中壓主動配電網(wǎng)29節(jié)點與低壓配電網(wǎng)通過降壓變壓器相連，29節(jié)點的電壓即為VH。變壓器低壓側(cè)的額定電壓為0.4 kV，變壓器在高壓側(cè)有5個分接頭，分別為?5%、?2.5%、0、2.5%和5%。

參考IEEE22節(jié)點系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)建22節(jié)點輻射型低壓配電網(wǎng)，電壓基準值為380 V，低壓配電網(wǎng)中的負荷類型均為居民負荷，本文假設(shè)在低壓配電網(wǎng)中各節(jié)點負荷大致相同，各節(jié)點負荷在2.5~3.5 kVA之間隨機生成，各節(jié)點負荷的功率因數(shù)均為0.9，隨機生成的負荷總量為59.62+j28.88 kVA。低壓配電網(wǎng)中所有節(jié)點均可以接入分布式光伏，可接入的容量為5、6、7、8、9、10 kW。

4.2 模型求解

采用多目標進化算法求解分布式光伏選址定容模型，得到分布式光伏接入容量和低壓配電網(wǎng)電壓升高之間的關(guān)系，形成Pareto前沿，如圖3所示，隨著分布式光伏接入容量的增加，低壓配電網(wǎng)的電壓升高就越明顯。

圖3 分布式光伏選址定容模型的Pareto前沿Fig.3 Pareto frontier of site selecting and capacity determining model of distributed PV power

以分布式光伏接入容量140 kW為例說明求解過程，選址定容結(jié)果如表1所示。

表1 140 kW分布式光伏選址定容Table 1 Site selecting and capacity determining of 140 kW distributed PV power

求解中壓主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型，目標函數(shù)為運行經(jīng)濟性最優(yōu)，得到12個場景下中壓主動配電網(wǎng)以經(jīng)濟性最優(yōu)運行的VH時序曲線。變壓器高壓側(cè)分接頭選擇2.5%，根據(jù)VH時序曲線和選址定容結(jié)果計算出在12個場景下低壓配電網(wǎng)最大和最小電壓的時序曲線，低壓配電網(wǎng)電壓偏差允許范圍為?10%~7%，判斷各場景電壓是否在此范圍內(nèi)，確定發(fā)生電壓越限的場景。對于發(fā)生電壓越限的場景，由公式（1）和（2）計算出VH允許值范圍[VHmin，VHmax]。在所有電壓越限的場景中，只列出場景1春季晴天的結(jié)果，如圖4所示。

圖4 V H值和V H允許值Fig.4 V H voltage value and V H allowable voltage value

由圖4可知，在時刻12，13，14處VH超過允許值的上限，低壓配電網(wǎng)發(fā)生電壓越限。在不考慮調(diào)壓的情況下，場景1春季晴天低壓配電網(wǎng)無法接納140 kW的分布式光伏。綜合分析所有選址定容結(jié)果，當接入容量超過109 kW時出現(xiàn)電壓越限的場景。

對于發(fā)生電壓越限的場景，考慮采用電壓調(diào)節(jié)策略，調(diào)節(jié)中壓主動配電網(wǎng)的可控設(shè)備和改變變壓器分接頭進行調(diào)壓。求解中壓主動配電網(wǎng)優(yōu)化運行模型，目標函數(shù)為VH最小，得到新的VH時序曲線。負荷和分布式光伏的出力與季節(jié)相關(guān)，在不同的季節(jié)選擇不同的分接頭進行調(diào)壓，一年中分接頭最多調(diào)整4次，對低壓配電網(wǎng)的運行沒有影響，通過變壓器分接頭改變[VHmin，VHmax]，將變壓器分接頭由2.5%調(diào)整為5%，得到新的VH允許值范圍[VHmin，VHmax]。調(diào)壓后的結(jié)果如圖5所示。

對比圖4和圖5(a)，通過調(diào)整中壓主動配電網(wǎng)的可控設(shè)備可以緩解VH升高，防止發(fā)生電壓越限，提高低壓配電網(wǎng)對分布式光伏的接納能力。對比圖4和圖5(b)，改變變壓器分接頭為5%，[VHmin，VHmax]的上限和下限均升高，使VH在[VHmin，VHmax]范圍內(nèi)，低壓配電網(wǎng)的電壓不發(fā)生越限。

圖5 調(diào)壓后V H值和V H允許值Fig.5 V H voltage value and V H allowable voltage value after voltage regulation

當兩種調(diào)壓方式均可以采用時，對使用一種調(diào)壓方式依然發(fā)生電壓越限的場景，可以綜合兩種調(diào)壓方式，進一步提高低壓配電網(wǎng)對分布式光伏的接納量。調(diào)壓后部分場景分布式光伏可接入的最大容量如表2所示。其余場景分布式光伏最大容量遠大于表中的4個場景，對最終結(jié)果沒有影響因此省略。

表2 調(diào)壓后分布式光伏最大接入容量Table 2 Maximum admitted capacity of distributed photovoltaic power after voltage regulation

由表2可得分布式光伏最大接入容量為156 kW，選址定容結(jié)果如表3所示。

表3 156 kW分布式光伏選址定容Table 3 Site selecting and capacity determining of 156 kW Distributed photovoltaic power

綜合上述結(jié)果，得到在不同情況下配電網(wǎng)可接納的分布式光伏最大容量及滲透率[21]，考慮中低壓配電網(wǎng)的配合，利用中壓主動配電網(wǎng)的調(diào)控能力和變壓器分接頭的調(diào)整，提升了低壓配電網(wǎng)接納分布式光伏能力，結(jié)果如表4所示。

表4 分布式光伏接入容量及滲透率Table 4 Admitted capacity and permeability of distributed PV power

4.3 中壓主動配電網(wǎng)電壓的影響

仍以場景1春季晴天分布式光伏接入140 kW為例，說明分布式光伏接入和調(diào)節(jié)可控設(shè)備調(diào)壓對中壓主動配電網(wǎng)電壓的影響，如圖6所示，(a)、(b)、(c)分別為分布式光伏接入低壓配電網(wǎng)前、分布式光伏接入后、調(diào)壓后的中壓主動配電網(wǎng)的電壓水平。

相較于中壓配電網(wǎng)的負荷和已有的分布式電源容量，低壓配電網(wǎng)接入的140 kW分布式光伏的容量很小，對中壓配電網(wǎng)整體電壓影響很小，對比圖6(a)和圖6(b)，中壓配電網(wǎng)的電壓基本沒有發(fā)生變化，只對接入的29節(jié)點電壓即VH和周圍節(jié)點有電壓的抬升作用，在中午光伏大發(fā)時段比較明顯，如表5所示。但接入140 kW分布式光伏會導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)電壓越限，中壓主動配電網(wǎng)通過調(diào)節(jié)可控設(shè)備的運行方式降低電壓，不僅降低了VH，對比圖6(b)和圖6(c)，中壓主動配電網(wǎng)在中午時段電壓整體降低，全天的電壓波動明顯減小。由表6電壓總偏差可知，分布式光伏的接入使電壓總偏差降低，但影響很?。徽{(diào)節(jié)可控設(shè)備調(diào)壓后，中壓主動配電網(wǎng)的電壓總偏差大幅降低，提升了配電網(wǎng)運行的安全性和電能質(zhì)量。

圖6 中壓主動配電網(wǎng)電壓Fig.6 Voltage of medium-voltage active distribution network

表5 中午光伏大發(fā)時段V H值Table 5 VH value of peak distributed PV generation at noon

表6 電壓總偏差Table 6 Total voltage deviation

4.4 負荷的影響

改變22節(jié)點低壓配電網(wǎng)的負荷，各節(jié)點負荷分別在1.5 kVA~2.5 kVA、2 kVA~3 kVA、2.5 kVA~3.5 kVA、3 kVA~4 kVA之間隨機生成，計算不同負荷低壓配電網(wǎng)接入的分布式光伏容量及滲透率，結(jié)果如表7所示。

表7 分布式光伏接入容量及滲透率Table 7 Admitted capacity and permeability of distributed PV power

為應(yīng)對可能出現(xiàn)的低壓配電網(wǎng)電壓升高導(dǎo)致電壓越限的問題，變壓器應(yīng)選擇盡可能大的分接頭，而變壓器分接頭的選擇和負荷量密切相關(guān)，由負荷和光伏出力的時序特性可知，在夜間負荷達到高峰時，光伏出力接近于零，低壓配電網(wǎng)電壓呈現(xiàn)由首端到末端逐漸減低的趨勢，如果變壓器分接頭選擇太大可能會出現(xiàn)電壓越下限的情況。在負荷較小時變壓器分接頭可以始終保持在5%，只能調(diào)節(jié)中壓主動配電網(wǎng)中的可控設(shè)備提高分布式光伏的接入量，如表7編號1。隨著低壓配電網(wǎng)中負荷增大，變壓器保持5%不變會出現(xiàn)夜間電壓越下限的場景，無法滿足全年12個場景的電壓約束，可以在不同季節(jié)改變變壓器分接頭調(diào)壓，如表7編號2和3，在春、秋、冬3季選擇分接頭5%，在夏季選擇分接頭2.5%。低壓配電網(wǎng)中負荷進一步增大，變壓器分接頭在各季節(jié)的選擇也隨之發(fā)生變化，如表7編號4，在春、秋、冬3季選擇分接頭2.5%，在夏季選擇分接頭0。

由表7可得，隨著配電網(wǎng)中負荷量的增加，配電網(wǎng)中分布式光伏的最大接入容量呈現(xiàn)一定的波動性，但滲透率不斷降低。在變壓器分接頭選擇相同的情況下，低壓配電網(wǎng)負荷越大，其自身所能消納的分布式光伏所發(fā)的電能就越多，因此可接納更多的分布式光伏，如編號2和編號3。將編號2和3看成一個整體，雖然從編號1到4負荷逐漸增大，但變壓器分接頭的選擇為5%，2.5%和0，分接頭的選擇越來越小，制約了低壓配電網(wǎng)在光伏大發(fā)時應(yīng)對電壓升高的能力，導(dǎo)致分布式光伏的接入量大幅降低。結(jié)合不同負荷情況下可以采用的調(diào)壓方式，改變變壓器分接頭進行調(diào)壓受低壓配電網(wǎng)負荷的影響，在負荷較小時不存在調(diào)節(jié)變壓器分接頭的調(diào)壓方式；運用中壓主動配電網(wǎng)的可控設(shè)備進行VH調(diào)節(jié)只與中壓配電網(wǎng)中的可控設(shè)備有關(guān)，不受低壓配電網(wǎng)中負荷的影響。由于變壓器分接頭檔位不連續(xù)，無法實現(xiàn)對電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，用中壓配電網(wǎng)的可控設(shè)備可以實現(xiàn)對電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)，但會犧牲配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。提高低壓配電網(wǎng)分布式光伏的接納量是本文的首要目標，在根據(jù)低壓配電網(wǎng)中負荷量選擇最優(yōu)的分接頭的基礎(chǔ)上，結(jié)合中壓主動配電網(wǎng)的可控設(shè)備進行調(diào)壓，能夠最大限度的提高低壓配電網(wǎng)對分布式光伏的接納能力同時保證配電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。

5 結(jié)論

1）相較于只考慮低壓配電網(wǎng)單一電壓等級不考慮調(diào)壓的情況，調(diào)節(jié)中壓配電網(wǎng)中的可控設(shè)備和變壓器的分接頭均可以緩解高比例分布式光伏接入導(dǎo)致的電壓越限問題，提高低壓配電網(wǎng)所能接納的分布式光伏容量。

2）低壓配電網(wǎng)分布式光伏接入導(dǎo)致的潮流倒送對中壓主動配電網(wǎng)的電壓影響很小，只是使接入點和周圍節(jié)點電壓略有抬升；調(diào)節(jié)可控設(shè)備調(diào)壓不僅降低了VH，還使中壓主動配電網(wǎng)電壓波動明顯減小，電壓總偏差大幅降低。

3）負荷通過影響低壓配電網(wǎng)分布式光伏消納和變壓器分接頭的選擇影響低壓配電網(wǎng)接納分布式光伏的能力。在分接頭一定時，負荷越大，分布式光伏接納量越大；當負荷增大導(dǎo)致分接頭的選擇發(fā)生變化時，負荷越大，變壓器變比越小，分布式光伏接納量越小。

（本刊附錄請見網(wǎng)絡(luò)版，印刷版略）

附錄A

附圖A1工業(yè)負荷的日出力時序特性曲線Fig.A1 Timing characteristics of daily power output of industrial load

附圖A2農(nóng)業(yè)負荷的日出力時序特性曲線Fig.A2 Timing characteristics of daily power output of agricultural load

附圖A3居民負荷的日出力時序特性曲線Fig.A3 Timing characteristics of daily power output of resident load

附圖A4商業(yè)負荷的日出力時序特性曲線Fig.A4 Timing characteristics of daily power output of commerical load

附圖 A5風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的日出力時序特性曲線Fig.A5 Timing characteristics of daily power output of wind generators

附圖 A6 光伏發(fā)電設(shè)備的日出力時序特性曲線Fig.A6 Timing characteristics of daily power output of photovoltaic generators

附錄B

圖B1分時電價Fig.B1 Time sharing price

表B1分布式發(fā)電單元參數(shù)Table B1 Parameters of distributed generators

表B2儲能參數(shù)Table B2 Parameters of battery storage

表B3可中斷負荷參數(shù)Table B3 Parameters of interuptible loads

表B4可投切電容器組參數(shù)Table B4 Parameters of switchable capacitor banks