含分布式电源配电网规划需考虑的问题浅析

含分布式电源配电网规划需考虑的问题浅析

章媛葛细武陆强马玉胡鹏

（安徽宣城供电公司安徽宣城242000）

摘要：分布式电源的应用是解决目前的能源问题和环境问题的重要手段，但是大量的分布式电源接人配电网会给电网造成很大的影响。

关键词：分布式发电；配电网规划

1分布式光伏发电系统概述

分布式光伏发电系统是指位于用户附近，所发电能就地利用，以10千伏及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的光伏发电项目。

分布式光伏发电系统主要由太阳能电池方阵、蓄电池、控制器、直流配电柜、逆变器和交流配电柜等设备组成（如图1）。太阳能电池方阵和逆变器是光伏发电系统的基本要素。其中太阳能电池组件通过串并联形成太阳能电池方阵，并使电压达到系统输入电压的要求。太阳能通过光伏组件转化为直流电，通过直流配电箱汇集到逆变器（有蓄电池时，还经充放电控制器同时向蓄电池组充电），将直流电转换为交流电。

2分布式发电对配电网规划的影响

分布式发电的大量使用会对配电网规划的许多方面产生很大的影响。以下从对配电网损耗的影响、对配电网电压稳定性的影响两个方面出发,分析分布式发电对配电网规划的影响。

2.1对配电网损耗的影响

配电网的系统设计是基于用户方面的基础电力水平来进行的。在配电网的结构方面,我国配电网的结构多为放射结构或者环状结构。在配电网的电力流通中,通常都是单向的流动。配电网分布的分散容易导致配电网损耗现象的产生。不同的DG侵入水平会对配电网造成不同的损耗。通过对配电网损失的变化进行解析,可以发现在DG侵入时配电网的损耗并没有增加。与此同时,为了促进配电网的合理规划,可以促进DG渗透配电网从而减少电力损失。但在某些情况下,DG渗透程度的增加,配电网的的损耗也可能增加。

2.2对系统电压稳定性的影响

配电网的电压控制方式按照决策变量和对电压稳定性影响的不同,可以分为以下两种：一种电压控制方式是对变压器的分接头进行位置调整；另一种是通过对系统功率进行调节从而做到电压控制。上述两种分布式发电的电压控制方式对于配电网规划都起着重要的影响,企业在进行配电网的规划时,配电网的经济效益、投资成本都对规划起着极其重要的影响。因此分布式发电的应用,对于配电网系统电压的稳定性提升和配电网整体经济效益的提高都起到了很大的影响。

3含分布式发电配电网优化规划简析

3.1最小有功损耗的含分布式发电配电网规划

配电网产生有功损耗是因为电流在经过线路时，会遇到电阻从而产生热量，使得电能以热能的方式消耗。当前我国配电网有功损耗的量是比较大的，降低有功损耗能够为电力企业带来更多的效益。分布式发电在配电网的接入能够改变其潮流分布，从而减少配电网系统的有功损耗。在有功损耗最小化的前提下，分布式发电的接入会改变节点的电压分布，这可能会对配电网的正常运行造成影响。因此我们可以在接入分布式发电时，增加一些约束条件来提高电网的运行稳定性和安全性。

（1）节点电压的约束。配电网的每个节点处的电压幅度要在一定的范围内，决不可超过所要求的上下限，其中平衡节点的电压幅值是不变的，在对节点电压进行约束时，应当将其除去。

（2）支路容量的约束。要求配电网的每个支路所产生的功率不能超过上限。

（3）分布式发电的渗透率约束。所谓渗透率是指接入的额定容量占最大负荷容量的比例。分布式发电的总额定容量应当小于等于配电网的最大容量。

一般来说，分布式发电的位置分布在配电网线路的末端区域，这也表明了分布式发电在辐射线路末端区域接入时产生的效益和价值是最大的，这是因为配电网的末端区域相比于其他位置来说，能够极大地改变配电网的潮流分布，从而为配电网辐射线路远端的负荷提供部分的电能支持，尽可能地减少了线路上的电流，从而使有功损耗最小化。

3.2最经济性的含分布式发电配电网规划

前面提到的分布式发电的接入是在有功损耗最小化的前提下实现的，而在配电网上接入分布式发电也能极大地节约各种发电燃料，从而减少燃烧带来的环境污染和空气污染。为了更好地分析分布式发电接入配电网所产生的效益，下面以净现值法为基础，将分布式发电接入配电网的效益转化为企业的收益，从而建设最优的含分布式发电配电网规划。

（1）减少有功损耗。实际上，分布式发电接入配电网能够减少有功损耗，电网企业能够通过减少有功损耗来获得更多的经济收益。由于传统的发电途径是火电，因此需要结合负荷和分布式发电出力的波动性。电力企业在一整年中能够结余的有功损耗费用是由每日负荷的小时数、电网中的支路线数、火电发电成本等因素决定。

（2）降低发电成本。在配电网中接入分布式发电后，电力企业可以在分布式发电中获取一定的电能，用这部分电能来替代过去火电发电所获得的电能，从而在一定程度上降低了发电的成本。

（3）保护环境。火电是我国发电最主要的方式，火力发电占了我国将近七成的电能，对我国经济社会的发展有着极其重要的作用，但是火力发电需要使用大量的发电燃料，而这些燃料在燃烧时会产生很多烟尘、二氧化硫等污染空气的气体，对于生态环境以及居民的健康生活有极大的威胁，同时也会使全球变暖恶化。而分布式发电更多的是使用可再生能源，在发电的过程中基本不会产生有害气体，所以能够产生可观的环境效益，更好地保护生态环境。实际上，电力企业所获得的环境收益主要有两部分，一个是分布式发电替代传统发电所获得的效益，另一个则是有功损耗的减少也能降低环境成本。

（4）分布式发电成本。分布式发电的成本主要由投资资金、运转费用和维护维修费用三个部分构成，其中投资资金是在分布式发电规划前期就付出的成本，例如设备设施的采购安装；运转费用则是配电网在发电时所需要的燃料支出；而维护维修费用则是电力企业每年设备的检查、维修费用。

分布式发电具有高效、清洁的显著优势，逐渐为国家的智能电网和能源发展战略提供更好的方向。随着分布式发电在配电网中渗透率的提高，过去配电网的规划原则已经无法满足社会经济发展的要求。因此优化含分布式发电的配电网是当前配电网规划工作的重中之重。

结语

总的来说，含分布式发电配电网具有高效、清洁的显著特点，是未来我国实现智能电网的重要发展条件。本文从最小有功损耗和经济环境效益两个角度出发，对含分布式发电配电网的优化规划进行了深入的分析。其中将最小有功损耗作为优化目标主要考虑分布式发电的位置、容量、节点电压、支路上限以及分布式发电在配电网的渗透率等；而以分布式发电接入配电网所产生的效益作为优化规划目标时，需要从经济的方面出发，采用净现值法对各种效益和投入进行量化，从而更好地实现含分布式发电配电网的优化规划。

参考文献

[1]宋文.含分布式发电的配电网优化规划研究[D].济南：山东大学，2014.

[2]王瑞琪.分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究[D].济南：山东大学，2013.