摘 要：隨著高比例新能源接入電網(wǎng)后，引起電網(wǎng)諧波超標(biāo)、電壓偏差、潮流倒送等問(wèn)題，為了保證電網(wǎng)穩(wěn)定性，需要科學(xué)評(píng)估電網(wǎng)新能源承載力，通過(guò)承載力評(píng)估結(jié)果指導(dǎo)新能源有序并網(wǎng)。為此，該文在DL/T 2041—2019《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評(píng)估導(dǎo)則》基礎(chǔ)上增加諧波電流、諧波電壓、電壓波動(dòng)及閃變等評(píng)估指標(biāo)。同時(shí)，考慮工程易用性，該文將評(píng)估7個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為最簡(jiǎn)化的計(jì)算公式，不需要過(guò)多依賴電網(wǎng)拓?fù)淝闆r下，可快速評(píng)估待評(píng)估線路新能源接入承載力。最后，基于該文提供的算法開發(fā)實(shí)現(xiàn)程序，有效支撐工程中電網(wǎng)承載力快速評(píng)估。

關(guān)鍵詞：新能源；電壓偏差；諧波；電壓波動(dòng)及閃變；評(píng)估

中圖分類號(hào)：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）27-0158-05

Abstract： With the high proportion of new energy connected to the power grid， it causes problems such as excessive harmonics， voltage deviation， and flow reversal. In order to ensure the stability of the power grid， it is necessary to scientifically evaluate the new energy carrying capacity of the power grid， and guide the orderly integration of new energy through the results of the carrying capacity assessment. Therefore， this paper adds evaluation indicators such as harmonic current， harmonic voltage， voltage fluctuation， and flicker on the basis of the DL/T 2041—2019 Guidelines for Evaluating the Carrying Capacity of bistatic Power Sources Connected to the Power Grid. At the same time， considering the ease of use of the project， this paper will convert the evaluation of 7 indicators into the simplest calculation formula. Without relying too much on the power grid topology， it can quickly evaluate the carrying capacity of new energy integration in the evaluation line. Finally， an implementation program was developed based on the algorithm provided in this paper， so as to effectively support the rapid assessment of power grid carrying capacity in engineering.

Keywords： new energy; voltage deviation; harmonics; voltage fluctuation and flicker; evaluation

分布式光伏出力與當(dāng)?shù)靥?yáng)能實(shí)時(shí)輻照強(qiáng)度密切相關(guān)，具有明顯的間歇性和波動(dòng)性。大規(guī)模分布式光伏接入為電網(wǎng)提供了綠色、可再生的清潔能源，使得配電網(wǎng)的靈活性資源更加豐富，但高彈性配電網(wǎng)的建設(shè)不但需要考慮極端情況下電網(wǎng)保證關(guān)鍵負(fù)荷供電的能力，同時(shí)也需要考慮如何實(shí)現(xiàn)多能源互聯(lián)，并在保證安全可靠性的前提下提升效率，挖掘現(xiàn)有設(shè)備潛力。這就需要全面梳理電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)等各方面資源，提出系統(tǒng)性、針對(duì)性的電網(wǎng)發(fā)展提升策略，并基于配電網(wǎng)承載力評(píng)估結(jié)果來(lái)分析和反映區(qū)域電網(wǎng)的承載力和區(qū)域內(nèi)電力設(shè)備過(guò)載等薄弱環(huán)節(jié)，以挖掘配電網(wǎng)靈活性資源調(diào)控潛力，為配電網(wǎng)規(guī)劃、調(diào)度、運(yùn)維管理提供科學(xué)的參考意見[1]。

為了有效評(píng)估電網(wǎng)承載力。文獻(xiàn)[2]對(duì)新能源出力特性進(jìn)行分析，著重考慮了新能源發(fā)電與用電量的關(guān)聯(lián)關(guān)系，同時(shí)從新能源消納機(jī)理出發(fā)，提出了新能源消納系數(shù)計(jì)算指標(biāo)，據(jù)此結(jié)合系統(tǒng)承載力的消納系數(shù)法，從裝機(jī)、利用率、負(fù)荷、調(diào)峰率和備用率等因素開展承載力評(píng)估。文獻(xiàn)[3]從分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)造成電網(wǎng)的電能質(zhì)量問(wèn)題，選取電流電壓諧波畸變率、電壓偏差和電壓波動(dòng)作為特征量，利用模糊評(píng)判準(zhǔn)則確定配電網(wǎng)電能質(zhì)量健康狀況，其考慮的指標(biāo)不全，能以全面體現(xiàn)電能質(zhì)量指標(biāo)影響，在此基礎(chǔ)上文獻(xiàn)[4]考慮線路過(guò)載、保護(hù)失效以及諧波、電壓偏差等電能質(zhì)量指標(biāo)，運(yùn)用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，開展配電網(wǎng)分布式光伏承載力評(píng)估，顯然該方法需要大量的電網(wǎng)數(shù)據(jù)。而文獻(xiàn)[5]從電網(wǎng)最優(yōu)潮流出發(fā)，針對(duì)電力系統(tǒng)潮流的非線性問(wèn)題，建立線性化方法，建立了考慮電壓、線路潮流、功率返送和機(jī)組爬坡約束下的新能源承載能力評(píng)估方法，但潮流計(jì)算過(guò)于復(fù)雜。

基于以上情況，本文提出了涵蓋電能質(zhì)量全指標(biāo)及從線路過(guò)載、保護(hù)失效的承載力評(píng)估方法，為了提高工程易用性，推導(dǎo)并提供了各個(gè)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)公式和步驟。最后，通過(guò)開發(fā)的承載力評(píng)估軟件，驗(yàn)證了本文方法的可行性。

1 承載力評(píng)估方法

本文在DL/T 2041—2019《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評(píng)估導(dǎo)則》的基礎(chǔ)上，考慮電能質(zhì)量全指標(biāo)開展線路、臺(tái)賬的新能源接入承載力評(píng)估。

通過(guò)收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算所有指標(biāo)并評(píng)估是否滿足指標(biāo)要求。

1.1 指標(biāo)1：反向負(fù)載率評(píng)估

計(jì)算反向負(fù)載率？姿，計(jì)算歷史各時(shí)刻點(diǎn)變壓器和線路的反向負(fù)載率，t時(shí)刻的反向負(fù)載率？姿，式（1）是計(jì)算反向負(fù)載率具體公式。

式中：PD為現(xiàn)有光伏功率，PL為現(xiàn)有負(fù)荷等效功率（負(fù)荷減去除分布式電源以外的其他電源出力），Se為變壓器或線路實(shí)際運(yùn)行限值。

當(dāng)通過(guò)式（1）得到具體的反向負(fù)載率后，與限值0.8進(jìn)行對(duì)比，若小于限值則認(rèn)為熱穩(wěn)定通過(guò)評(píng)估，大于限值則認(rèn)為不通過(guò)。

1.2 指標(biāo)2：短路電流評(píng)估

短路電流評(píng)估是為了保證新能源接入后不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作，其計(jì)算公式如式（2）所示。

式中：Ixz為系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，母線短路電流現(xiàn)狀值，可按母線大方式短路容量來(lái)確定；UN為各級(jí)母線額定電壓，分布式光伏產(chǎn)生的短路電流通常不超過(guò)其額定電流的1.5倍；Im為允許的短路電流限值，應(yīng)選取與母線聯(lián)接的相應(yīng)斷路器開斷電流限值的最小值。

當(dāng)?shù)玫浇尤牒蟮亩搪冯娏骱?，判斷是否滿足式（2），若符合，認(rèn)為短路電流評(píng)估通過(guò)，否則不通過(guò)。

1.3 指標(biāo)3：電壓偏差評(píng)估

電壓偏差校核以無(wú)功功率就地平衡和分布式光伏接入前后電網(wǎng)電壓不越限為原則，待校核容量（Pm）的分布式光伏接入后導(dǎo)致的各級(jí)母線電壓偏差按公式（3）計(jì)算。

參考GB/T 33593—2017《分布式電源并網(wǎng)技術(shù)要求》規(guī)定，分布式光伏功率因數(shù)調(diào)節(jié)范圍為0.98（超前）～0.98（滯后），可據(jù)此估算功注入量△P，無(wú)功注入量△Q的正負(fù)最大值，其計(jì)算公式如式（5）及式（6）所示。

將？啄U與國(guó)標(biāo)限值進(jìn)行對(duì)比，若滿足，則通過(guò)電壓偏差評(píng)估，否則不通過(guò)。

1.4 指標(biāo)4：諧波電流評(píng)估

光伏并網(wǎng)諧波源主要在于逆變器，為此諧波評(píng)估考慮基于逆變器諧波特性進(jìn)行。

實(shí)現(xiàn)步驟包括以下幾方面。

1）獲得典型逆變器諧波電流發(fā)射特性數(shù)據(jù)。通常，每個(gè)型號(hào)逆變器并網(wǎng)前都會(huì)做型式試驗(yàn)，包含了2～25次諧波電流發(fā)射特性。圖1是某廠家320 kW逆變器諧波形式實(shí)驗(yàn)測(cè)試報(bào)告中諧波電流值。

將圖1轉(zhuǎn)換為諧波電流含有率，即各次諧波/基波的形式，具體如式（6）所示，式中Ih，per為典型逆變器的h次諧波電流含有率，Ih，inv為典型逆變器的h次諧波幅值，單位為A，而Ibasic為典型逆變器基波電流幅值，單位為A。

設(shè)并網(wǎng)分布式光伏（或者風(fēng)機(jī)等系能源）容量為Pm，通過(guò)（7）計(jì)算并網(wǎng)后的新能源基波電流Ibasic，s。

2 實(shí)驗(yàn)分析

本文基于上述方法，開發(fā)了計(jì)及電能質(zhì)量全指標(biāo)的承載力評(píng)估軟件。只需要輸入少許參數(shù)即可自動(dòng)完成承載力評(píng)估，所需參數(shù)見表2。

具體設(shè)計(jì)了參數(shù)輸入交互界面如圖2所示，這些參數(shù)需要全部填寫完畢才能保存，即輸入?yún)?shù)必須完整，否則不進(jìn)行承載力評(píng)估。

當(dāng)完成評(píng)估參數(shù)后，所創(chuàng)建的承載力評(píng)估任務(wù)以列表形式呈現(xiàn)，具體如圖3所示，圖中提供了修改、刪除及啟動(dòng)評(píng)估等按鈕，當(dāng)點(diǎn)擊修改“按鈕“后可彈出與新建類似的界面，可根據(jù)實(shí)際情況完成修改，而點(diǎn)擊刪除按鈕后相應(yīng)的承載力任務(wù)將被刪除。

根據(jù)0.4 kV臺(tái)區(qū)信息，完成了全部參數(shù)填寫后，所得到的評(píng)估報(bào)告如圖4所示。通過(guò)7個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)估，該線路新能源最大接入能力為1 200 kW，最先出現(xiàn)超標(biāo)的指標(biāo)為電壓波動(dòng)，若改善臺(tái)區(qū)拓?fù)?，?yōu)化用電，可進(jìn)一步提升其新能源承載力。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)新型電力系統(tǒng)，高比例新能源接入帶來(lái)的電網(wǎng)問(wèn)題，本文提出一種計(jì)及電能質(zhì)量全指標(biāo)的評(píng)估方法，相較于現(xiàn)有的復(fù)雜方法，本文從工程易用性出發(fā)給出了詳細(xì)的評(píng)估步驟和公式，并據(jù)此開發(fā)了交互軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，通過(guò)該方法不僅可得到線路新能源最大承載力，也可定位最為薄弱的指標(biāo)，據(jù)此可指導(dǎo)系統(tǒng)改造和完善，從而進(jìn)一步提升電網(wǎng)新能源承載力。

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