分布式光伏并网对配电网潮流和网损的影响及对策浅谈

分布式光伏并网对配电网潮流和网损的影响及对策浅谈

杨宇

（国网黑龙江省电力有限公司哈尔滨供电公司黑龙江哈尔滨150000）

摘要：并网发电是开发和利用太阳能的重要途径，结合当前光伏并网发电的发展趋势，文章系统阐述了分布式光伏电站接入110kV以下配电网后对配电网潮流分布和网损的影响，并结合实际案例，针对上述影响提出相关建议，以尽量减少甚至消除分布式光伏电站接入配电网后对配电网产生的不利影响，保证配电网安全、稳定和经济运行。

关键词：分布式光伏并网；配电网；潮流；网损影响；对策；分析

1导言

随着新能源并网发电的飞速发展，分布式光伏电源（distributedphotovoltaic，PV）作为新能源的一种，在世界范围内得到广泛应用。随着分布式光伏电源并入配电网的规模越来越大，这种完全依赖于自然条件的发电方式会对配电网的结构和运行产生显著影响。从电网调峰、潮流分布、电能质量、保护配置等多个方面分析了光伏电源并网对配电网产生的影响。重点探讨了光伏电源并网后对配电网电压和网损产生的影响。着重对配电网对分布式光伏接纳能力的主要影响因素进行了分析，并提出相关措施以提高光伏发电渗透率和利用率。利用层次分析法从分布式光伏的接入、消纳、稳定方面提出了配电网改造措施，以适应大规模分布式光伏并网。

2对配电网潮流的影响及对策

2.1对配电网潮流影响概述

常规配电网线路潮流基本是单向流动即从变电站低压侧母线流向各负荷节点。而当光伏发电系统接入配电网后，从根本上改变了传统的系统潮流流向使系统潮流变为双向流动。当光伏发电系统向电网输出电能时，根据光伏发电系统和负荷节点的空间位置关系，线路沿线的潮流可能变大也可能减小。当光伏发电系统的输出功率大于当前负荷时，线路某些部分甚至是整条线路潮流都可能是反向的。而且由于光伏发电系统输出受光照、云层等自然因素影响很大，因此光伏发电系统输出容量具有较大的波动性，这种波动性给电网潮流预测带来极大困难，对配电网产生多方面的影响。如潮流的波动使得传统的电压调整策略很难发挥作用，甚至导致配电网的电压调整设备（如有载调压变压器、开关电容器组等）动作频繁以致影响设备使用寿命。而且如果从光伏发电系统流向变电站的反向潮流过大时，上级变电站主变压器可能会出现过负荷，变电站低压侧母线电压越限，从而影响系统的安全稳定运行。

2.2案例分析

江苏金迪7MW屋顶分布式光伏发电项目位于徐州市贾汪区夏桥镇，该项目分两期建成，一期规模为7MW，远景总规模为10MW。其周边可供光伏电站接入位置有3个，分别为夏桥开闭所10kV母线以及开闭所某10kV馈线沿线的3个分支节点，此处分别命名为节点1、节点2和节点3。

2.3结论分析

根据上述案例分析可知，当光伏电站输出容量小于公共连接点当前所带负荷时，此时潮流方向仍不会改变，且由于光伏电站注入一定容量的功率，此时流过相关线路和主变的有功功率有所降低，优化了潮流分布；当光伏电站输出容量大于公共连接点当前负荷时，此时相关配电网线路中潮流出现反向，且相关线路中的潮流分布与光伏电站接入配电网位置有密切关系。

2.4对策

光伏电站装机容量以及并网的位置决定了潮流的流向和分布情况，从优化潮流分布及尽量不改变线路潮流流向的角度出发，可考虑控制并网点光伏电站容量，使其尽量不产生反向潮流，或选择负荷较大的接入点，使光伏电站所发电能就地消纳，不向上级电网返送潮流。当上述条件均不具备时，应尽量采用专线将光伏电站接入馈线首端。

3对配电网网损的影响及对策

3.1对配电网网损影响概述

传统的配电网网损计算仅与负荷有关。而分布式光伏发电系统接入后配电网网损计算不仅和负荷有关，同时还与分布式光伏发电系统的容量以及其与负荷节点的空间位置紧密相关。分布式光伏电源接入配电网后，配电系统由原有的单电源辐射式网络将变为用户互联和多电源的弱环网络。由上节计算结果可以看出，配电网的潮流分布将发生彻底的变化，将不再是单方向地从变电站母线流向各负荷节点，而是大小和方向都无法预测。这种情况的出现将会导致配电网的网损发生变化。

3.2案例分析

仍以上述金迪光伏项目作为案例，分析在光伏电站接入配电网后对配电网网损的影响。计算假定光伏发电出力分别按一期工程装机规模的20%、50%、100%考虑，并对远景10MW容量满发时的网损进行计算。网损计算采用中国电科院编制的PSASP软件7.1版本，在PSASP软件仿真环境中，分别对金迪光伏本期及远景不同出力情况下相关变压器和线路的损耗进行计算，且为便于分析，假定上一级主变压器（简称主变）负荷即为该配电网馈线负荷。

3.3结论分析

通过分析可得以下结论：1）并网光伏电站的出力大小和接入位置均对线路损耗产生影响。当光伏出力小于公共连接点负荷时，接入位置越靠近线路末端损耗越小；当光伏出力大于整条馈线负荷时，接入位置越靠近线路首端损耗越小；而当光伏出力大于整条馈线负荷2倍时，线路损耗将大于光伏未接入时的损耗。2）通过分析可知，并网光伏电站对接入点上一级变压器损耗的影响主要由光伏电站出力大小决定，而与光伏电站接入位置无关。当光伏电站出力小于变压器负荷时，电站出力越大，变压器损耗减小率越大。但当光伏电站出力大于变压器负荷时，电站出力越大，变压器损耗减小率越小，且当光伏电站出力大于变压器负荷2倍时，变压器损耗将大于光伏电站未接入时的损耗。3）并网光伏电站的出力大小和接入位置均对总损耗产生影响，由上分析可知接入位置仅影响线路损耗。在一定范围内，出力较大时可能会增加线路损耗，如出力为7.0MW接入节点3时的线路损耗较未接光伏电站时的线路损耗增加了9.1%，但此时主变损耗较未接光伏电站时降低了64.3%，两者相抵后总损耗增加了1.1%。由于本案例中主变损耗远小于线路损耗，因此在总损耗中线路损耗为主要控制条件，而当主变为高阻抗变压器时，主变损耗为主要控制条件，此时可能出现当光伏出力较大时总损耗却下降的情况。

3.4对策

通过上述分析可以看出分布式光伏电源的装机容量和并网位置决定了配电网网损的变化。从降低配电网网损角度出发，提出以下几点建议。1）当分布式光伏电源容量小于公共连接点负荷时宜将光伏电站接入配电网馈线末端，以就地消纳负荷，降低网损。2）当分布式光伏电源容量大于整条馈线负荷时，宜将其接入线路首端。3）当分布式光伏电源容量大于所接馈线负荷2倍时，由于线路损耗和主变损耗均大于正常运行工况时的损耗，因此此时不建议将光伏电站接入该馈线，建议重新选取合适的公共连接点接入。

4结论

随着分布式光伏电源接入配电网的规模逐渐增大，给配电网的结构和运行方式都带来了极大的挑战。本文利用PSASP软件对徐州贾汪区金迪7MW屋顶分布式光伏发电项目进行仿真潮流计算和网损计算，通过计算结果明确了分布式光伏电源容量和接入点位置对于优化潮流分布和降低网络损耗的重要意义。同时根据计算结果提出相关建议以确保分布式光伏电源接入配电网后的潮流分布最优和网络损耗最低。

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