規(guī)劃階段含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估

閻 鼎，龍 禹，程浩忠，何吉彪，陳 楷

（1.上海交通大學(xué)電力傳輸與功率變換控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；2.南京供電公司，南京 210019）

規(guī)劃階段含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估

閻 鼎1，龍 禹2，程浩忠1，何吉彪1，陳 楷2

（1.上海交通大學(xué)電力傳輸與功率變換控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；2.南京供電公司，南京 210019）

提出一種對(duì)規(guī)劃階段含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行合理評(píng)估的有效方法。該文首先論述了規(guī)劃階段電能質(zhì)量評(píng)估的重要性與存在的困難，分析了不同分布式電源接入對(duì)電能質(zhì)量的影響。然后以微網(wǎng)接入點(diǎn)短路容量與各分布式電源容量為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基于層次分析法對(duì)規(guī)劃階段接入不同結(jié)構(gòu)微網(wǎng)的配電網(wǎng)進(jìn)行電能質(zhì)量評(píng)估。該方法可以根據(jù)微網(wǎng)中不同類型、不同排列方式的分布式電源對(duì)微網(wǎng)接入點(diǎn)造成的電能質(zhì)量影響設(shè)定判斷矩陣，使電能質(zhì)量評(píng)估結(jié)果更加客觀、科學(xué)、合理。

規(guī)劃階段；電能質(zhì)量評(píng)估；微網(wǎng)；層次分析法

電能質(zhì)量評(píng)估非常復(fù)雜，現(xiàn)有文獻(xiàn)一般并沒(méi)有給出評(píng)估方式的完整定義，更沒(méi)有分析它們相互之間的內(nèi)在聯(lián)系[1]。且目前大量的電能質(zhì)量評(píng)估是基于電力系統(tǒng)運(yùn)行階段的，而適用于電力系統(tǒng)規(guī)劃階段的電能質(zhì)量評(píng)估研究卻非常少。如果能在規(guī)劃階段對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，就可以及時(shí)給電力規(guī)劃人員進(jìn)行反饋，以便及時(shí)調(diào)整規(guī)劃策略。以此避免工程建成后的再調(diào)整，造成人力物力的浪費(fèi)，降低工程經(jīng)濟(jì)效益等情況的發(fā)生。

微網(wǎng)是相對(duì)傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個(gè)概念，系指多個(gè)分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。隨著微網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，更多電力用戶傾向于使用微網(wǎng)，以提升供電可靠性。但是微網(wǎng)接入在配電系統(tǒng)中，微電源的接入會(huì)改變微網(wǎng)的潮流方向和配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，這使得并網(wǎng)后的含微網(wǎng)配電系統(tǒng)在運(yùn)行、控制和保護(hù)等各方面都會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響[2，3]。如何在電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段對(duì)微網(wǎng)接入點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量評(píng)估就成為一個(gè)課題。

由于規(guī)劃階段無(wú)法獲得電能質(zhì)量相關(guān)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，比如電壓諧波總畸變率、短時(shí)閃變嚴(yán)重程度、三相不平衡度以及電壓偏差等數(shù)據(jù)，所以必須構(gòu)造一套適應(yīng)于規(guī)劃階段電能質(zhì)量評(píng)估的科學(xué)合理的方法及體系。

文獻(xiàn)[4]確定了電能質(zhì)量評(píng)估的各項(xiàng)指標(biāo)，提出采用模糊原理綜合多項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)定量評(píng)價(jià)電能質(zhì)量，但該方法沒(méi)有給出各指標(biāo)間的量化關(guān)系；文獻(xiàn)[5]提出采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，但沒(méi)說(shuō)明如何確定權(quán)重；文獻(xiàn)[6]結(jié)合層次分析法及模糊方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，但當(dāng)考慮指標(biāo)比較多時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)判斷矩陣不具有一致性的情況。

本文詳細(xì)分析了微網(wǎng)中不同種類分布式電源以不同方式接入配電網(wǎng)所造成的電能質(zhì)量影響，以此更加客觀地設(shè)定層次分析法中各分布式電源的權(quán)重。由于規(guī)劃階段無(wú)法獲得電網(wǎng)運(yùn)行的詳細(xì)數(shù)據(jù)，所以本文以微網(wǎng)接入點(diǎn)短路容量與各分布式電源容量為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，基于層次分析法對(duì)不同結(jié)構(gòu)微網(wǎng)接入點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量評(píng)估。該方法可根據(jù)微網(wǎng)中不同類型、不同排列方式的分布式電源對(duì)微網(wǎng)接入點(diǎn)造成的影響設(shè)定判斷矩陣，使電能質(zhì)量評(píng)估結(jié)果更加客觀、科學(xué)、合理。

1 各分布式電源對(duì)電能質(zhì)量各指標(biāo)的影響

分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響主要在于電壓波動(dòng)和閃變、電力諧波和電壓穩(wěn)定性等方面[6]。所以本文從電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、電力諧波與電壓暫降4個(gè)指標(biāo)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。

分布式電源與電網(wǎng)互聯(lián)接口的不同會(huì)對(duì)電能質(zhì)量各指標(biāo)造成不同程度的影響。目前分布式電源與電網(wǎng)互聯(lián)的接口一般有3種形式：電力電子裝置（逆變、整流、變頻）、同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)。以下分析各因素對(duì)各電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)影響的嚴(yán)重程度。

（1）電壓波動(dòng)與閃變。文獻(xiàn)[8]指出逆變型分布式電源能夠?qū)崿F(xiàn)類似恒功率擬負(fù)荷的電源特性，即關(guān)系上類似負(fù)荷但并不完全吸收功率，所以引入的電壓閃變很小。而異步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中要吸收無(wú)功功率所以其功率波動(dòng)是造成電網(wǎng)電壓閃變的主要原因。

（2）電力諧波。文獻(xiàn)[9]中提出一定容量的分布式電源接入配電網(wǎng)，會(huì)對(duì)饋線上的諧波電壓和電流分布產(chǎn)生影響；分布式電源越接近系統(tǒng)母線，對(duì)系統(tǒng)的諧波分布影響越小。

（3）電壓偏差。文獻(xiàn)[10]，[11]分析了分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響，從中總結(jié)出：DG越接近母線，對(duì)線路電壓分布的影響越??；DG集中于同一節(jié)點(diǎn)時(shí)對(duì)電壓的支撐效果明顯弱于DG分布于各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)電壓的支撐效果。

（4）電壓暫降。文獻(xiàn)[12]指出逆變器形式的分布式電源減少電壓暫降持續(xù)時(shí)間的能力明顯強(qiáng)于同步機(jī)形式的分布式電源。

由以上分析可知，分布式電源與電網(wǎng)互聯(lián)的接口形式對(duì)電能質(zhì)量評(píng)估有較大影響，以下對(duì)各種分布式電源的接口類型進(jìn)行分類。太陽(yáng)能光伏發(fā)電、燃料電池發(fā)出的是直流電，需要逆變后并網(wǎng)；微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的是高頻交流電，需要變頻后并網(wǎng)；一些先進(jìn)的同步風(fēng)力發(fā)電常采用交-直-交的方式并網(wǎng)；這些都要通過(guò)電力電子裝置并網(wǎng)。目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多數(shù)是通過(guò)異步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。各種分布式電源的接口類型及其容量范圍如表1所示[13]。

表1 分布式電源接口類型及其容量范圍Tab.1 Interface types and capacity range of DGs

2 基于AHP對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重確定

為了盡可能使判斷矩陣的設(shè)定客觀實(shí)際，本文一方面對(duì)各種不同類型分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的不同影響進(jìn)行詳細(xì)分析，另一方面從分布式電源與微網(wǎng)接入點(diǎn)的距離考慮，從而得出合乎客觀實(shí)際的判斷矩陣各元素。

2.1 建立層次遞階結(jié)構(gòu)

層次遞階結(jié)構(gòu)通常可劃分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。目標(biāo)層表示解決問(wèn)題的目的，即層次分析的預(yù)期總目標(biāo)；準(zhǔn)則層表示采取某些措施、政策、方案來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)；方案層表示要選用的解決問(wèn)題的各種措施、政策、方案等。本文電能質(zhì)量評(píng)估的指標(biāo)及層次模型如圖1所示[14-16]。

由于規(guī)劃階段無(wú)法獲取電能質(zhì)量各指標(biāo)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，所以只能制定適應(yīng)于規(guī)劃階段的電能質(zhì)量層次評(píng)估模型。圖1所示電能質(zhì)量層次評(píng)估模型分為3層。目標(biāo)層A為電能質(zhì)量綜合評(píng)估結(jié)果；準(zhǔn)則層B將電能質(zhì)量評(píng)估分為4個(gè)方面指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，分別為電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、電力諧波與電壓暫降；方案層C選取4種不同類型、不同分布地點(diǎn)的分布式電源接入微網(wǎng)，對(duì)電能質(zhì)量的4種評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)重程度不同的影響分析。

圖1 電能質(zhì)量評(píng)估層次模型Fig.1 Hierarchy model for power quality evaluation

2.2 構(gòu)成判斷矩陣

在圖1所示確定的遞階層次結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)元素與該元素支配的下一層元素構(gòu)成一個(gè)子區(qū)域，對(duì)于子區(qū)域內(nèi)的各元素采用專家咨詢法來(lái)構(gòu)建若干個(gè)判斷矩陣。判斷矩陣表示針對(duì)上一層某元素，本層次有關(guān)元素之間相對(duì)重要性狀況，通常用標(biāo)度1，2，3，…，9及它們的倒數(shù)來(lái)表示相對(duì)重要性，其具體含義參考文獻(xiàn)[17]。

2.3 一致性檢驗(yàn)

設(shè)ω=（ω1，ω2，…，ωn）T是n階判斷矩陣的排序權(quán)重向量，當(dāng)A為一致性判斷矩陣時(shí)，有

用ω=（ω1，ω2，…，ωn）T右乘上式，得到Aω=nω，表明ω為A的特征向量，且特征根為n。再對(duì)特征向量歸一化處理后就可以得到所需要的權(quán)重向量。

對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。定義其不一致性數(shù)量指標(biāo)CI為

再引進(jìn)平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，對(duì)于n=1～9，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值如表2所示。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)Tab.2 Average random consistency index

定義CR為一致性比例，CR=CI/RI，當(dāng)CR≤0.1時(shí)，則稱判斷矩陣具有滿意的一致性，否則就不具有滿意的一致性，需進(jìn)行一定的修正。

2.4 總權(quán)值確定

若上一層次A包含m個(gè)因素A1，A2，…，Am，其層次總排序權(quán)值分別為a1，a2，…，am，下一層次B包含n個(gè)因素B1，B2，…，Bn，它們對(duì)于因素Aj的層次單排序權(quán)值分別為b1j，b2j，…，bnj，此時(shí)B層次的總排序權(quán)值由表3給出。

表3 權(quán)重合成方法Tab.3 Weight synthesize method

3 含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估

在含微網(wǎng)的配電網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，可以獲得的模型數(shù)據(jù)有：配電網(wǎng)中微網(wǎng)的數(shù)量及接入位置，微網(wǎng)中所含分布式電源類型、數(shù)量、分布位置及其容量，微網(wǎng)接入點(diǎn)的短路容量。微網(wǎng)接入點(diǎn)短路容量越大，說(shuō)明配電網(wǎng)應(yīng)對(duì)微網(wǎng)干擾的能力越強(qiáng)；微網(wǎng)中分布式電源的容量越小，說(shuō)明微網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)的干擾越小?；诖朔N考慮，在規(guī)劃階段無(wú)法獲得詳細(xì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，本文以微網(wǎng)接入點(diǎn)的短路容量與微網(wǎng)中各分布式電源的容量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并考慮微網(wǎng)中各分布式電源的接入位置、種類與接口類型，建立規(guī)劃階段電能質(zhì)量評(píng)估模型。

基于AHP法得出的各分布式電源權(quán)重系數(shù)必須要盡可能客觀真實(shí)地反映實(shí)際分布式電源對(duì)配電網(wǎng)造成的電能質(zhì)量影響，不然極有可能造成評(píng)估結(jié)果的不準(zhǔn)確。而詳細(xì)分析微網(wǎng)中分布式電源的多樣性，可以科學(xué)、合理地設(shè)定權(quán)重系數(shù)。比如，從分布式電源的發(fā)電形式分類，有風(fēng)力發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、燃料電池供電與地?zé)崮馨l(fā)電；從分布式電源的接口類型來(lái)區(qū)分，有電力電子接入、異步發(fā)電機(jī)接入以及同步發(fā)電機(jī)接入，其中電力電子接入方式又可分為整流、逆變以及變頻；同時(shí)，微網(wǎng)中分布式電源的分布位置與配電網(wǎng)接入點(diǎn)的距離也是不同的。

3.1 電能質(zhì)量評(píng)估步驟

含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估的具體步驟如下。

（1）根據(jù)第1節(jié)中對(duì)分布式電源類型及其排列方式對(duì)電能質(zhì)量影響嚴(yán)重程度的研究結(jié)果，由專家給出關(guān)于各類型分布式電源Ci（i=1，…，h）對(duì)單個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)Ai（i=1，…，n）的影響嚴(yán)重程度的n個(gè)判斷矩陣Yk=（yij）h×h（k=1，…，n，i，j=1，…，h）；給出單項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)Ai（i=1，…，n）對(duì)電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果Z的重要性程度賦值的判斷矩陣X=（xij）n×n。

（2）用第3節(jié)中的AHP法求解第1步中各矩陣相對(duì)權(quán)重矢量并歸一化，得到W(1)=（ω1(1)，ω2(1)，…，ωn(1)）T，Wi(2)=（ωi1(2)，ωi2(2)，…，ωih(2)）T（i=1，…，n）。

（3）用公式

計(jì)算各類分布式電源Ci（i=1，…，h）對(duì)目標(biāo)層Z的總權(quán)值，得到向量V=（v1，v2，…，vh）T。

（4）用公式

計(jì)算單個(gè)微網(wǎng)B接入配電網(wǎng)的電能質(zhì)量情況。分析式（3）可知，本文采用的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)本質(zhì)上是考慮了電能質(zhì)量影響因素的各微網(wǎng)內(nèi)部分布式電源容量與微網(wǎng)接入點(diǎn)短路容量的比值的和。定義Z為電能質(zhì)量指標(biāo)值。Z值越小，電能質(zhì)量越好。

其中PSC為微網(wǎng)接入點(diǎn)的短路容量，CFj第j個(gè)分布式電源的容量系數(shù)，Pj微網(wǎng)中第j種類型分布式電源的容量。

CFj的取值為：風(fēng)電DG的容量系數(shù)0.38；光伏DG的容量系數(shù)比風(fēng)電低，為0.29；其他類型DG的容量系數(shù)為1.0[18]。

3.2 評(píng)估結(jié)果分級(jí)

由式（4）可推導(dǎo)出

式（5）說(shuō)明Z值小于等于微網(wǎng)中所有分布式電源裝機(jī)容量總和與微網(wǎng)接入點(diǎn)短路容量的比值?？紤]到一般微網(wǎng)中都包含風(fēng)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電等分布式電源，所以不可將容量系數(shù)CFj忽略，即容量系數(shù)CFj不可設(shè)置為1。此處將CFj的取值上限定為0.75。設(shè)

式中，a為當(dāng)容量系數(shù)CFj取上限值0.75，忽略各分布式電源權(quán)重系數(shù)時(shí)的電能質(zhì)量指標(biāo)值Z的上限，即方案中的電能質(zhì)量指標(biāo)值Z不會(huì)大于a。

將電能質(zhì)量等級(jí)按照電能質(zhì)量指標(biāo)值Z分為優(yōu)、良、合格、不合格4個(gè)等級(jí)。由于電能質(zhì)量指標(biāo)值不大于a，所以取a為上限值，并將a 4等分，作為4個(gè)等級(jí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。各等級(jí)分布如表4所示。

表4 電能質(zhì)量等級(jí)分布Tab.4 Grades of power quality

4 某園區(qū)案例分析

根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，本案例考慮的配電網(wǎng)電壓等級(jí)為10 kV，對(duì)應(yīng)短路容量限定值應(yīng)選取為，即277MVA。規(guī)劃案例的短路容量應(yīng)略低于短路容量限定值，本案例取微網(wǎng)接入點(diǎn)短路容量為250 MVA。

規(guī)劃給出3種不同的微網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。微網(wǎng)中的分布式電源種類及其容量如表5所示。

表5 微網(wǎng)中各類型分布式電源容量Tab.5 Capacity of different DGs in micro-grid

根據(jù)第3節(jié)分析可知，本文的電能質(zhì)量評(píng)估算法是基于分布式電源容量的。為了有效比較3種不同的微網(wǎng)規(guī)劃方案，微網(wǎng)中各分布式電源裝機(jī)容量的總和需固定。目前微網(wǎng)裝機(jī)容量范圍基本上在2～7 MVA，一般不會(huì)超過(guò)10 MVA。所以各案例選取分布式電源裝機(jī)容量總和為7 MVA。

規(guī)劃方案選取的4種分布式電源中，微型燃?xì)廨啓C(jī)與地?zé)崮馨l(fā)電的出力比較固定，可作為系統(tǒng)基荷看待，有利于保持微網(wǎng)穩(wěn)定的出力；而清潔的太陽(yáng)能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電出力不固定、隨機(jī)性較大。在方案1、2中，選取不同的太陽(yáng)能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量，固定各系統(tǒng)基荷容量，預(yù)期以此來(lái)保證配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在方案3中，提高微網(wǎng)中太陽(yáng)能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量，降低微型燃?xì)廨啓C(jī)與地?zé)崮艿难b機(jī)容量，不再固定一定容量的系統(tǒng)基荷。

圖2 微網(wǎng)中各分布式電源的分布情況Fig.2 Distribution of different DGs in micro-grid

本案例的規(guī)劃階段電能質(zhì)量評(píng)估的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。出力不穩(wěn)定、隨機(jī)性較大的太陽(yáng)能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電DG相比出力穩(wěn)定的微型燃?xì)廨啓C(jī)與地?zé)崮馨l(fā)電DG會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量造成較大影響。所以本文在設(shè)定B層對(duì)C層的判斷矩陣時(shí)會(huì)適當(dāng)提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電DG的權(quán)值。

經(jīng)過(guò)專家調(diào)查從某一類型用戶的角度建立判斷矩陣，根據(jù)表2所示的判斷矩陣形成準(zhǔn)則。專家給出A層對(duì)B層的判斷矩陣為[14]

該矩陣表示了電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、電力諧波與電壓暫降4個(gè)指標(biāo)分別對(duì)電能質(zhì)量造成影響的嚴(yán)重程度。

下面建立B層對(duì)C層的判斷矩陣。

（1）從電壓偏差指標(biāo)的角度建立判斷矩陣。由第2節(jié)分析可知，DG越接近母線，對(duì)電壓偏差的影響越小。以方案1為例，可設(shè)權(quán)重DG1為1，DG2 為3，DG3為3，DG4為5。同理可得方案2、3的權(quán)重。分別得到方案1、2、3的判斷矩陣分別為

（2）從電壓波動(dòng)與閃變的角度建立判斷矩陣。由第2節(jié)分析可知，DG以異步機(jī)形式的接口接入時(shí)會(huì)造成較大的電壓波動(dòng)與閃變，以逆變形式接入時(shí)造成的影響卻很小。以方案1為例，可設(shè)權(quán)重DG1為1，DG2為7，DG3為1，DG4為3。由于此時(shí)造成權(quán)重不同的原因?yàn)榉植际诫娫吹慕涌谛问?，所以方?、3與方案1的權(quán)重系數(shù)相同?？傻梅桨?、2、3的判斷矩陣分別為

（3）從電力諧波的角度建立判斷矩陣。由第2節(jié)分析可知，DG越接近微網(wǎng)接入點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的諧波污染越小。以方案1為例，可設(shè)權(quán)重DG1為1，DG2為3，DG3為3，DG4為5。同理可得方案2、3的權(quán)重。分別得到方案1、2、3的判斷矩陣分別為

（4）從電壓暫降指標(biāo)的角度建立判斷矩陣。由第2節(jié)分析可知，逆變器接口形式的DG對(duì)電壓暫降的影響小于同步機(jī)接口形式DG對(duì)電壓暫降的影響。以方案1為例，可設(shè)權(quán)重DG1為1，DG2為3，DG3為1/3，DG4為3。由于此時(shí)造成權(quán)重不同的原因?yàn)榉植际诫娫吹慕涌谛问剑苑桨?、3與方案1的權(quán)重系數(shù)相同。可得方案1、2、3的判斷矩陣分別為

經(jīng)過(guò)層次單排序、層次總排序以及一致性檢驗(yàn)，得方案1、2各分布式電源的權(quán)重分別為V(1)= （v(1)1，v(1)2，v(1)3，v(1)4）=（0.085 2，0.362 8，0.189 2，0.362 8）、V(2)=（v(2)1，v(2)2，v(2)3，v(2)4）=（0.120 9，0.47，0.296 3，0.112 8）、V(3)=（v(3)1，v(3)2，v(3)3，v(3)4）=（0.175 1，0.632 5，0.052 7，0.139 7）。

根據(jù)式（3）計(jì)算得Z(1)=0.414%，Z(2)=0.432%，Z(3)=0.557%。根據(jù)式（5）計(jì)算得本案例中a值為0.021。根據(jù)表4的電能質(zhì)量等級(jí)分類，Z(1)≤a/4= 0.525%，Z(2)≤a/4=0.525%，0.525%=a/4≤Z(3)≤a/2= 1.05%。

方案1與方案2的電能質(zhì)量評(píng)估結(jié)果均為優(yōu)，且方案1的評(píng)估結(jié)果更好，而方案3的評(píng)估結(jié)果為良。方案1、2評(píng)估結(jié)果均為優(yōu)是因?yàn)閮煞N規(guī)劃方案為了使微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更接近實(shí)際安全運(yùn)行情況，均預(yù)先設(shè)定微型燃?xì)廨啓C(jī)、地?zé)崮馨l(fā)電為微網(wǎng)中的基荷，并使其容量在系統(tǒng)總?cè)萘恐姓紦?jù)一定的比重，以保證微網(wǎng)出力盡可能穩(wěn)定，使實(shí)際系統(tǒng)更安全可靠。在微網(wǎng)容量本身就不大的前提下，固定了一定量的系統(tǒng)基荷后，只要不出現(xiàn)極端情況，評(píng)估結(jié)果的參數(shù)就不會(huì)相差太大。評(píng)估結(jié)果達(dá)到了規(guī)劃方案的預(yù)期。而方案2較方案1評(píng)估結(jié)果較差的原因主要在于具有較大容量的微型燃?xì)廨啓C(jī)DG接入點(diǎn)距離微網(wǎng)接入點(diǎn)很遠(yuǎn)，分布式電源距離微網(wǎng)接入點(diǎn)越遠(yuǎn)則對(duì)微網(wǎng)接入點(diǎn)電能質(zhì)量影響越大。因在方案1、2中，微型燃?xì)廨啓C(jī)DG作為微網(wǎng)的基荷，其容量占據(jù)整個(gè)微網(wǎng)中分布式電源總?cè)萘康?5.7%，所以當(dāng)它遠(yuǎn)離微網(wǎng)接入點(diǎn)時(shí)，對(duì)電能質(zhì)量評(píng)估結(jié)果造成了不良的影響。方案3評(píng)估結(jié)果相對(duì)較差，正是接入了大量出力不穩(wěn)定的風(fēng)力發(fā)電DG，沒(méi)有保證一定容量比例的微型燃?xì)廨啓C(jī)、地?zé)崮蹹G作為微網(wǎng)系統(tǒng)基荷所造成的。由于規(guī)劃時(shí)限定了微網(wǎng)接入容量最大為7 MW，其接入容量與配電網(wǎng)短路容量相比很小，所以不至于評(píng)估結(jié)果不合格。如果在規(guī)劃階段，不限定微網(wǎng)的接入容量，且接入了較多出力不穩(wěn)定的分布式電源，或者大量接入以異步電機(jī)、同步電機(jī)為接口的分布式電源，缺少微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電或地?zé)崮馨l(fā)電等系統(tǒng)基荷且大量分布式電源接入點(diǎn)距微網(wǎng)接入點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，將導(dǎo)致系統(tǒng)電能質(zhì)量變差甚至不合格。

5 結(jié)論

本文提出了基于規(guī)劃階段含微網(wǎng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量綜合評(píng)估方法，得出的結(jié)論如下。

（1）通過(guò)詳細(xì)分析微網(wǎng)中不同種類、不同接入方式、不同接入位置的分布式電源對(duì)電能質(zhì)量評(píng)估各指標(biāo)的影響，得到更為合理的指標(biāo)權(quán)重。

（2）運(yùn)用層次分析法，考慮分布式電源的容量系數(shù)，根據(jù)《國(guó)家電網(wǎng)公司城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》精確限定相應(yīng)電壓等級(jí)的短路容量值，求解微網(wǎng)中各類型分布式電源和單項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的權(quán)重矢量，將電壓偏差，電壓波動(dòng)和閃變，電力諧波，電壓暫降等指標(biāo)綜合量化，得到配電網(wǎng)中單個(gè)微網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量影響的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

（3）通過(guò)對(duì)具有一定基荷、微網(wǎng)中分布式電源容量總和固定的某規(guī)劃方案的分析，評(píng)估得到電能質(zhì)量較佳的方案，證明了這種方法可以客觀、全面、合理地對(duì)含微網(wǎng)的配電網(wǎng)規(guī)劃方案中的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。由于目前幾乎沒(méi)有基于微網(wǎng)規(guī)劃階段的電能質(zhì)量評(píng)估研究，所以本文提出的評(píng)估方法具有一定的創(chuàng)新性。

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Power Quality Assessment for Distribution Network Incorporating Micro-grid in Planning Stage

YAN Ding1，LONG Yu2，CHENG Hao-zhong1，HE Ji-biao1，CHEN Kai2
（1.Key Laboratory of Control of Power Transmission and Transformation，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China；2.Nanjing Power Supply Company，Nanjing 210019，China）

A method of power quality assessment for distribution network incorporating micro-grid in planning stage is proposed.The importance and difficulties of power quality assessment in the planning stage are first discussed in the paper.And the paper analyses the impact on power quality of different DGs.Then considering the short-circuit capacity of the micro-network access point and the capacity of each DG，power quality of different micro-grids is assessed based on AHP in the planning stage.The method can set a judgment matrix according to different types and arrangement of DGs，thus making the assessment result more objective，scientific and reasonable.

planning stage；power quality assessment；micro-grid；analytical hierarchy process（AHP）

TM714.3

A

1003-8930（2013）06-0009-07

閻 鼎（1989—），男，碩士研究生，從事電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、評(píng)估與分析方面的研究工作。Email：yduniverse@sjtu.com.cn

龍 禹（1973—），女，高級(jí)工程師，主要從事電網(wǎng)運(yùn)行管理、規(guī)劃方面的工作。Email：longyu73@126.com

程浩忠（1962—），男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，從事電能質(zhì)量、電力系統(tǒng)規(guī)劃、分析、電壓穩(wěn)定等方面的研究工作。

Email：hzcheng@sjtu.edu.cn

2012-08-30；

2012-11-07

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目（2009CB219703）