基于分布式电源并网对配电网影响的探究

基于分布式电源并网对配电网影响的探究

王腊梅

王腊梅

（国网江西省电力公司九江供电分公司332000）

摘要：本文针对分布式电源并网问题,定量分析了分布式电源（DG）对配电网网损和电压产生的影响，并对DG接入在电能质量、保护、可靠性的影响进行了分析。简述了DG的类型和潮流计算模型,以及各种潮流计算模型的处理方法;应用PSASP软件对IEEE30节点系统进行潮流计算,定量分析DG的位置和容量对配电网网损和电压产生的影响。

关键词：分布式电源；并网；配电网；影响

DG并网改变了配电网网架结构，对原配电网的稳定性和安全性均产生了重大影响。本文定量分析分布式电源并网对配电网的影响，揭示分布式电源对配电网的电压和有功网损的影响规律，对DG接入在电能质量、保护、可靠性的影响进行了分析。

一、分布式电源潮流计算模型

DG并不参与系统频率的调节，本文将DG的有功功率P按恒定输出来考虑。

1.1风力发电

风力发电机组通常有异步双馈发电机组和永磁同步发电机组两类。异步双馈发电机组使用较为广泛，技术也较为成熟。由于其本身没有励磁装置，并网后需从电网或电容器中吸收无功功率来建立磁场，其吸收的无功功率Q随机端电压U的变化而变化，二者之间的关

由式（1）可知，异步双馈型风力发电机的有功功率为恒定，无功功率由机端电压决定。因此，将其潮流模型处理为PQ(U)节点，即P=P(s)，Q=f（U）（2）

式中：P(s)表示有功功率P是转差率s的函数；f(U)表示无功功率Q是机端电压U的函数。

在潮流计算时，可在下一次迭代计算之前，根据式（1）计算出无功功率Q。下一次迭代计算时可以认为无功功率Q恒定，再将PQ(U)节点转化为PQ节点处理。

1.2微型燃气轮机

与普通同步发电机的工作原理类似，微型燃气轮机也有调速和励磁系统，其产生的高频交流电需先经过整流器，再经逆变器，转换成工频交流电后，才能实现并网。其输出的有功功率可以根据负荷水平由调速系统进行控制，其输出电压由励磁系统和电力电子装置进行控制。因此，其潮流计算模型可以处理为PV节点；如果在潮流计算中出现无功功率越限，则可将其处理为PQ节点。

二、潮流算法

与传统电力系统的潮流计算方法不同，含DG的配电网不仅包含传统集中式电源，还可能同时包含不同类型的DG。DG的潮流计算模型与传统发电机组的计算模型也不完全相同。根据电力系统状态变量的不同，可将算法分为节点法和支路法，如Newton-Raphson法、前推回代法等则属于支路法。

DG并网后，可能会出现多电源环网或多类型DG并存等传统配电网潮流算法较难处理的问题，因此，需要对传统的配电网潮流算法进行改进。Newton-Raphson法具有二阶收敛性，在收敛速度和迭代次数方面具有较大优势，且具有编程简单、多电源处理能力强等优点。综上所述，本文采用Newton-Raphson法进行潮流计算。算法模型如下：

上述公式中：ΔP,ΔQ为潮流方程的残差；Δθ,ΔU为母线电压的修正量；Gij,Bij分别为节点i与节点j之间支路电导和支路电纳；Vi,Vj分别为节点i与节点j的电压幅值；θij为节点i与节点j的电压相角差；J为雅可比矩阵；θ为电压相角；U为电压幅值。

三、算例分析

为定量分析DG并网对配电网的网损和电压的影响及其规律，本文以PSASP6.26为仿真平台，以PQ型DG为例对IEEE30节点系统进行仿真分析。图1为IEEE30节点系统结构[1]。

3.1DG并网对配电网网损影响

3.1.1DG容量对配电网网损的影响

本文将DG容量按IEEE30节点系统总负荷（总负荷为2.834+j1.262，采用标幺值表示）的0.4,0.8,1.0,1.2,2.0,2.4进行配置，再分别将其并入节点6,9,22,25,28进行仿真。不同容量DG并网的网损仿真结果如表1所示。

由表1可知：当并网位置相同时，0.4倍DG容量并网的网损最小；随着DG容量的增加，系统网损随之增大。由此可知，并网DG容量与系统负荷的相对值对系统网损的变化有重要影响。

3.1.2DG位置对配电网网损的影响

本文将DG容量按总负荷的0.4,0.8,1.0,1.2,2.0,2.4的比例进行配置之后，分别将其并入节点6,9,22,25,28进行仿真。可知，并网DG容量相同时，在节点6处系统网损最小，而随着并网节点号的增大，系统网损呈现出先增大后减小的变化趋势；与无DG并网相比，当并网容量为0.4倍总负荷时，DG在节点6,9,22,28处并网均能有效降损，当并网容量超过04.倍总负荷时，并网网损虽然都增大了，但网损增加的幅度依然受并网位置的影响。由此可知，DG并网位置对系统网损有较大影响，而能否有效降损不仅与并网位置有关，还与并网容量有较大关系。

3.2DG并网对配电网电压影响

定量分析了DG容量及位置对配电网电压的影响，分析方法与上节方法类似。可知，在DG并网位置相同时，并网容量越大，对系统电压的提升作用越明显，对系统电压的支撑能力越强。当DG并网容量相同时，DG的并网位置越靠近系统末端，对系统电压的提升作用越明显，而且越靠近DG并网位置的节点，其电压提升越明显，且对并网点本身的电压提升最大。

四、DG接入对电网电能质量、保护、可靠性的影响

随着电力政策的放开，分布式电源DG（DistributedGeneration）作为一种新兴的发电模式逐步被广泛关注。但是，DG接入中低压配电网，将使得传统的配网辐射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向都将发生改变。DG的接入也将对并网点附近用户的供电可靠性有所提升，但由于DG本身故障的概率性和出力的随机性，也将在一定程度上降低系统的供电可靠性。其中，DG对供电可靠性的影响与DG孤岛运行紧密相关。在当前条件下，这种孤岛运行将影响检修人员的安全性，因此是不允许的，但若能提高运行管理水平，则可确保供电可靠性的有效提升。此外，DG的并网和控制需要使用大量的电力电子器件，器件频繁的开通和关断易产生相应的谐波分量，以及由于短路电流的变化，原有的电网过电流保护也会受到影响。这些均将对配电网的管理产生一定的影响。

结论

本文通过定量分析DG并网的容量和位置对配网网损和电压产生的影响，得出结论：①不同容量DG接入配电网的相同位置时，容量较大的DG并网对系统节点电压和有功网损的影响较大。②相同容量DG接入配电网的不同位置时，DG的并网位置越靠近系统末端，对系统电压的提升作用越明显，而且越靠近DG并网位置的节点，其电压提升越明显，且对并网点本身的电压提升最大。同时本文对DG接入在电能质量、保护、可靠性的影响进行了分析，为配电网相应管理工作提供了技术借鉴。

参考文献：

[1]陈树勇，常晓鹏等.风电场接入对电力系统阻尼特性的影响[J].电网技术，2013.

[2]杨秀，郭贤等.微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行建模与控制策略[J].电工技术学报，2012.

作者简介：

王腊梅（1982.10-），女，湖南邵阳人，华北电力大学电力系统及其自动化研究生，单位：国网江西省电力公司九江供电分公司。