張超冉

摘要：分布式電源（Distributed Generation，DG），是指某些中小型發(fā)電裝置以分散的形式安裝在用戶側附近，其既可獨立于公共電網直接為少量用戶供電，也可以接入配電網系統(tǒng)，與公共電網一起同為用戶供電。分布式發(fā)電是以資源和環(huán)境效益最大化，以能源利用效率最優(yōu)化為目標確定安裝位置及容量的新型能源系統(tǒng)。

關鍵詞：分布式電源;配電運行風險;影響因素

前言

由于光伏，風電這種清潔型分布式能源發(fā)電的不穩(wěn)定性接入配電網后會造成復雜多樣的不良影響，因此提出綜合風險評估方法，提高含分布式電源配網運行的可觀性和可控性，探究分布式電源對配電網可靠性影響，提出可靠性評估方法是解決此類問題的重要手段?；诰€路過負荷風險、母線低電壓風險、負荷點停電風險，對其進行加權，提出一種加權風險評估方法，進而分析不同類型分布式電源對配網綜合風險的影響。為分布式電源的運行管理提供必要的技術手段，提高了分布式電源的利用效率和配電網運行的安全性和可靠性。

1含分布式電源配電網運行風險的影響因素

隨著分布式發(fā)電技術水平的不斷提高，電網與分布式電源相結合的發(fā)電方式將越來越具有明顯優(yōu)勢，與以化石燃料的集中式發(fā)電方式相比，該發(fā)電方式在污染處理方面的費用將大大降低，這極大提高了分布式發(fā)電的經濟效益。將分布式發(fā)電技術引入電力系統(tǒng)的主要優(yōu)勢有：

（1）節(jié)約能源與投資：傳統(tǒng)供電模式需要由電網傳輸并分配電能，超高壓電網輸電效率雖高，但也會產生部分損耗，且從超高壓電網到用戶端需經過多次降壓變換，每一次經過變壓器都將導致?lián)p耗的增加，而分布式電源及其配套的儲能系統(tǒng)一般安裝在負荷附近，在輸送電能過程中電能損耗將比通過遠距離輸電輸送同等容量電能時的損耗要小，因此分布式電源及其儲能系統(tǒng)的合理優(yōu)化配置可以降低配電網的損耗。同時使用風能、太陽能、地熱能等天然可再生資源的分布式電源將不必考慮能源枯竭的問題。

（2）提高供電可靠性：電力系統(tǒng)發(fā)生故障或受到自然災害等導致停電時，對供電可靠性要求較高的用戶，分布式電源可作為緊急備用電源能夠及時啟動，形成“孤島”獨立供電，維持基本電力供應，保障重要負荷的需求，減少故障停電所帶來的經濟損失，為之后的排查故障原因、故障修復工作贏得時間。

（3）對負荷起調峰作用：電網的用電高峰會對供電線路及發(fā)電廠帶來很大的壓力，而在電網中接入分布式電源后，可由分布式電源在用電高峰時期向部分負荷供電，這在很大一方面緩解了傳統(tǒng)供電方式的壓力。分布式電源的儲能系統(tǒng)也對這一問題有一定的緩解作用，它可以在電網負荷率較低時將電源多余的電能儲存下來，而在負荷高峰時回饋給電網以滿足電網功率需求。

（4）為偏遠山區(qū)供電：我國偏遠地區(qū)的地理條件較為復雜，經濟、科技相對落后、負荷較少且相對分散，如采用集中供電方式則需要大量的投資經費和長時間的建設周期，十分不經濟。而在風能、生物質能相對豐富的農村，充分利用分布式發(fā)電技術能為當?shù)鼐用窆娔芴峁┝吮憷臈l件。

少量的分布式電源接入不會對配電網產生較大的影響，然而隨著分布式發(fā)電技術的廣泛應用，分布式電源在配電網中所占的份額不斷上升，分布式電源接入將會對配電網的結構和運行產生較大的影響。具體表現(xiàn)如下所述：

（1）分布式電源對系統(tǒng)潮流的影響：配電網接入分布式電源后，分布式電源將可能使配電網的系統(tǒng)潮流模式發(fā)生變化并使得配電網潮流難以預測。若允許分布式電源向配電網回饋電能，根據(jù)分布式電源與負荷之間的位置和容量關系，線路潮流可能發(fā)生不同變化，當分布式電源的輸出功率大于當前饋線的負荷容量時，部分饋線甚至系統(tǒng)整個潮流可能會完全反向。這種反向的潮流模式將會對配電網產生許多不利影響，如潮流方向的改變使得電壓調整難以進行，配電網的電壓調整裝置難以維持。

（2）分布式電源對系統(tǒng)安全性及可靠性的影響：分布式電源接入配電網中，將會對系統(tǒng)產生許多不確定性的影響，對系統(tǒng)的安全可靠運行既可能產生正面的作用，也可能產生負面的影響，應該根據(jù)具體實際情況來確定。在正確的位置安裝合適容量的分布式電源，可以發(fā)揮調節(jié)、穩(wěn)定電壓的優(yōu)勢，對電力系統(tǒng)的電壓起到支撐作用;有些分布式電源具有低電壓穿越能力，能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候仍繼續(xù)向用戶供電，進而可以緩解電壓驟降、提高系統(tǒng)對電壓的調節(jié)能力。

（3）分布式電源對電能質量的影響：在現(xiàn)有配電網系統(tǒng)中，負荷隨時間的變化而變化，這將會引起系統(tǒng)電壓波動，且越靠近負荷端，電壓波動的幅度越大。當分布式電源輸出功率與負荷不能保持同方向的增減時，電壓波動將更加劇烈。一些分布式發(fā)電機組通過逆變器并入電網，而逆變器中的電力電子開關器件通常需要頻繁的開通和關斷，這將會給系統(tǒng)帶來開關頻率附近的諧波分量，產生一定的諧波污染。

2分布式電源接入配電網的風險評估方法

2.1狀態(tài)采樣

采用狀態(tài)釆樣方法能夠合理準確分析出系統(tǒng)中所有元件狀態(tài)的組合的方法，可以精確地綜合地評估到每一種狀態(tài)影響的風險后果。本文采用的是模擬法（蒙特卡羅方法），基于對模型或觀察過程進行抽樣實驗，搭建的概率模擬參數(shù)等于問題的解，統(tǒng)計所求參數(shù)的特征，得到問題的相似解，該方法很好的解決了解析法計算量大的問題。

2.2配電網供電安全風險評估流程

（1）首先需要將原始數(shù)據(jù)輸入。主要涉及到了元件停運率、網絡拓撲參數(shù);元件磨損期，磨合期的相關參數(shù)以及天氣統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。此外還有元件惡劣天氣和良好天氣下的故障率風機以及光伏模型參數(shù)。

（2）系統(tǒng)狀態(tài)抽樣包括元件狀態(tài)抽樣、風速和光照強度抽樣、分布式電源狀態(tài)抽樣，反孤島設備狀態(tài)抽樣。

（3）系統(tǒng)狀態(tài)分析。如果分布式電源與部分負荷形成非計劃孤島形成非計劃孤島，根據(jù)非計劃孤島算法劃分非計劃孤島區(qū)域，計算非計劃孤島區(qū)域內系統(tǒng)潮流，統(tǒng)計系統(tǒng)各支路過負荷、各母線電壓越限情況。

2.3不同分布式電源類型對系統(tǒng)運行風險的影響

本文采用IEEE69節(jié)點輻射狀配電網作為算例。對于69節(jié)點系統(tǒng)，需要接入微型燃氣輪機、風機、光伏電源各五臺，具體為7、20、31、48、67節(jié)點。各分布式電源額定出力的比值分別為2：3：1：3：1。探究滲透率分別為0.15、0.25、0.35、0.45、0.6時，分布式電源對系統(tǒng)的影響。仿真時間為30年。由于仿真中涉及隨機變量，結果存在不確定性，因此采用仿真9次求取平均值作為仿真結果。

在69節(jié)點系統(tǒng)中，當接入5臺風機時母線過電壓風險最高，且風險值隨分布式電源滲透率提高所增長的速度最快。當滲透率為60%時達到最高為3.5。在分布式電源滲透率逐漸提高過程中電壓最穩(wěn)定的為5臺光伏電源接入下的情況，整體風險值偏低且增長速度最慢。當滲透率為60%時達到最高為0.22。從不同類型的分布式電源來看，風電接入下系統(tǒng)的過負荷風險低，光伏與微型燃氣輪機則始終處于較高位置。

風機為PQ節(jié)點，對電壓無控制作用，其電壓僅與饋線壓降有關，隨著傳輸功率增高，饋線流過的逆功率大幅抬升上級系統(tǒng)至電源點間節(jié)點電壓，使得風機接入下的系統(tǒng)過電壓風險遠高于其他分布式電源。光伏有功出力存在隨機性，總體出力小于燃氣輪機，所帶負荷較少，更多負荷需要通過上級系統(tǒng)供電，造成了系統(tǒng)過負荷風險較高。

3接納能力預警分析

分布式電源節(jié)點主要為PV節(jié)點和PQ節(jié)點，分別將配網中五個分布式電源全部設置為PQ節(jié)點或PV節(jié)點，分析可知：透率下，可以發(fā)現(xiàn)當DG節(jié)點全部為PV節(jié)點時，過電壓風險降低。PV節(jié)點類型DG給定值是DG輸出有功和電壓幅值，這類分布式電源一般有足夠的可調無功容量，用來維持節(jié)點電壓恒定在給定值。所以PV類型的DG也相當于向系統(tǒng)注入了一定的有功和無功，對節(jié)點電壓有一定的支撐作用，節(jié)點電壓越限的可能性降低。PV類型DG注入的無功由維持電壓所需的無功量決定，當無功量大于一定限值（QMAX=0.2），則按照最大限值輸出。相比較于PQ類型DG，PV類型的DG會注入較多的無功，在有功相同的時，配網線路傳入的容量增大，則過負荷嚴重度增加。

4結論

基于風險評估方法采用IEEE69節(jié)點輻射狀配電網作為算例，分析不同類型分布式電源對配網綜合風險的影響，計算線路過負荷風險、母線電壓越限風險以及負荷點停電風險，并對三種風險指標進行加權，最后通過配電網對不同類型分布式電源的接納能力預警分析實現(xiàn)配電網運行風險的準確評價。

參考文獻

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