浅谈分布式电源接入中压配电网对电压的影响及调控方法

浅谈分布式电源接入中压配电网对电压的影响及调控方法

陈松扬

（广东电网有限责任公司阳春供电局）

摘要：随着科技的发展，利用能源发电能减少大气污染，更加环保且不浪费不可再生资源。同时，分布式电源既能向用户供电，也将生产的电能输如电网，使电能利用效率提高。因此，分布式电源的发展非常迅速，但是同时，分布式电源容易受到地区和环境等因素的影响，并网发电时会对配电网的电压产生影响，本文就主要通过计算来得出分布式电源对电压影响的因素。

关键词：分布式电源；中压配电网；电压调控

前言

随着分布式电源技术的发展以及越来越需要发展的清洁能源发电，将会有更多的分布式电源开给用户和配电网输送电能。它们既能满足给周边负荷供电，也能将多余的电力输送进配电网。分布式电源的发展带来好处的同时，也给电力系统带来一些新的问题。当前配电网的运行状态，大量分布式电源的接入配电网后，配电网由原来的放射状无源网络变成多源网络，配电网的管理和控制变得更加复杂，这给配电网的规划和运行带来一系列问题。因此本文着重研究分布式电源接入中压配电网对其电压稳定性的影响，找到应电压波动中影起电压越限所带来问题的应对策略。

1.电压调控的定义与意义

在电网系统中，相当一部分的部分电力设备按照电磁原理来运作的。也就是说，电力设备能够在能量交换的过程中产生交变磁场，且在同一个周期内，释放的功率与吸纳的功率是完全相等的。同时，在通过纯电容或者是纯电感组成的线路的电源并没有减少任何能量。在这过程中电负荷进行了交换，这种交换的过程不对外做功，便是电压调控。电压调控的实质就是能量流动的体现，它使用符号Q来表示常用的基本单位是乏。

电压调控并不会产功率损耗，只会反应出能量之间的交换。负载是感性负载而且带有滞后性的，电阻会消耗有功功率。电感会将来自电源的能量进行存储，又会将已经存储的能量进行释放，整个过程看起来没有任何能量的消耗。对于电源与负载的能量交换幅度可以使用电压调控来表示，电压调控的产生是负载的需要，它同时对电源会产生一定的影响。

2.分布式电源接入中压配电网对电压的影响

2.1DG（分布式电源）出力变化对电压的影响

按照三角形负荷分布模型，假设一条10KV的中压配电线路，线路长度为m=12km，总的负荷数为12。电阻r=0.082W/km，x=0.247W/km，配电线路的始端电压U0=1.05（标幺值）。同时令其线路的额定电压UN=1.0（标幺值），功率基值为，电压基值为和线路的总负荷为PL=5MV，QL=3Mvar。DG有功PDG=3MV，功率因素cosj=0.9（滞后）。

上图各个节点数据如下（有功/MW、无功/Mvar）：

节点1：有功0.0372，无功0.02073；节点2：0.10417，无功：0.0626

节点3：有功0.17361，无功0.14583；节点4：0.24307，无功：1.10417

节点5：有功0.45138，无功0.22917；节点6：0.38194，无功：0.1875

节点7：有功0.3125，无功0.27083；节点8：0.59028，无功：0.3125

节点9：有功0.52083，无功0.35417；节点10：0.65971，无功：0.39583

节点11：有功0.72918，无功0.4375节点12：0.79961，无功：0.47917

利用matlab来计算，输入上述各点功率。假设DG在节点6处接入，系统和DG共同作用，那么按照DG出力的0、50%、100%三种方案进行测试。通过计算结果可以看出，在确定分布式电源接入的情况下，电压的水平由分布式电源的出力（DG具体容量）决定，如果分布式电源的出力越多，电压水平越高。

2.2DG（分布式电源）接入的位置变化对电压的影响

利用matlab来计算，输入上述各点功率。假设DG出力情况为百分之百，改变DG的接入位置，分别为4、6、11，DG接入方案见表。通过计算可以得出，分布式电源接入线路中不同的位置，对电压水平产生的影响也不同。当接入的位置越靠近线路末端，接入点的电压被抬升得更高。

3.电压调控方法

3.1利用SVC接入配电电网来调节电压

异步风力电机可以通过加装静止无功补偿器来调节电压。（StaticVarCompensator）是一种静止无功补偿器。的构成中，的功能是向电力系统中吸收无功功率，支路的功能是向电力系统中注入无功功率。在实际情况中，DG在不少场合使用的都是同步发电机，同步发电机由于在正常工作时会长期处于过励磁状态，所以本身会产生大量的感性无功功率，这样就会使接入点附近的电压发生较大的改变，产生电压越限，加装就是为了能调节接入点电压。

无功功率补偿装置被应用于分布式电源无功补偿时，无功补偿装置是对分布式电源的接入点采取适当的无功控制策略。无功补偿装置能够解决因分布式电源引起的电压不稳定的问题。所以，可以利用静止无功补偿器进行补偿时可采用恒无功调节方式，它的工作原理是根据系统侧无功的变化状况，控制并改变静止无功补偿器装置发出的无功功率，使其与分布式电源的无功功率之和为理想的设定值，通过控制无功平衡来保证系统侧无功稳定。

3.2基于二分法的本地电压调控

牛顿-拉夫逊法：

使用matpower的runpf命令进行潮流计算时，软件默认使用的计算方法是牛顿-拉夫逊法。上世纪60年代稀疏矩阵技术开始与牛顿法结合应用，经过几十年发展，已经成为解决电力系统潮流计算的方法，它能也有效的计算潮流。潮流方程为一组线性方程，当以节点功率为注入量时，牛顿法为求解非线性组最有效的方法之一。牛顿法的极坐标方程为：

结语

通过对分布式电源接入中压配电网造成的影响进行一系列计算。找出了分布式电源接入对配电网影响的关键因素。位置不同和容量大小影响了中压配电网的电压，同时，也说明了电压调控可以通过改变分布式电源出力的变化来达成。提出了两种适合分布式电源的调控策略来调节配电网的电压，然后简单地介绍了两种策略的方法。

参考文献：

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[3]魏昊焜，刘健，高慧.分布式电源的本地电压控制策略.电力自动化设备，2016年，第36卷，第9期.

[4]高帅.含分布式电源的配电网潮流计算.郑州大学，2013年.