新能源發(fā)電背景下電網(wǎng)調(diào)度問題的研究

廖子熙

摘 要：本文通過對新能源發(fā)電系統(tǒng)對配電網(wǎng)架構(gòu)分析，配網(wǎng)潮流的計算，對繼電保護的影響和配網(wǎng)故障恢復(fù)方面進行了研究，分析新能源發(fā)電系統(tǒng)對現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度的影響因素及相應(yīng)對策。

關(guān)鍵詞：新能源；電網(wǎng)調(diào)度

1 前言

近年來分布式發(fā)電的研究越來越受到各個國家的重視。許多國家和地區(qū)已經(jīng)將新能源分布式發(fā)電技術(shù)進入了實用化階段，國內(nèi)在新能源發(fā)電方面也走在了前列，其中包括了風(fēng)力發(fā)電機組、光伏電池陣列、水力蓄電發(fā)電機組以及小型熱電聯(lián)產(chǎn)等設(shè)備。本文將結(jié)合新能源發(fā)電的容量和分布式新能源的接入位置這些因素，通過正常情況下以及發(fā)生故障時的分析，研究新能源發(fā)電對地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度各方面因素的影響。

2 新能源發(fā)電系統(tǒng)對配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)影響分析

目前配電網(wǎng)的接線方式一般采用放射式接線、樹干式接線以及環(huán)網(wǎng)式接線，采取何種接線方式取決于經(jīng)濟性以及供電可靠性。

2.1 放射式接線

⑴單回路放射線式接線。這種接線方式具有操作維護方便，線路敷設(shè)簡單等優(yōu)點，但同時也就有可靠性比較低，當(dāng)某段線路發(fā)生故障時，該段線路上的所有用戶都需要停電，影響面積比較大等缺點。

⑵有公共備用干線的放射式接線。這種接線方式除了具有單回線路放射式接線優(yōu)點外，還具有在電源發(fā)生故障時能夠保證對用戶的供電的優(yōu)點，因此一般可以供二級負(fù)荷，如果備用電源可靠也可以供以及負(fù)荷。

2.2 樹干式接線

⑴單回路樹干式接線。該接線方式是從降壓變電站引出干線，所有負(fù)荷都是從該干線的分支線中引出用于供電，總的引出線路比較少，能夠減少供電設(shè)備的數(shù)量以及投資，同時線路架設(shè)也比較簡單，但這種接線方式的供電可靠性比較差，當(dāng)主干線發(fā)生故障時，干線上的支線上的負(fù)荷都將停電，一般只能用于對三級負(fù)荷的供電。

⑵雙回路樹干式接線。這種接線方式可以分為單側(cè)供電雙回路樹干接線方式以及雙側(cè)供電雙回路樹干接線方式兩種，雙回路樹干接線方式的供電可靠性要比單回路樹干式供電可靠性要高，但是增加了電網(wǎng)投資并且接線方式也更加復(fù)雜。由于雙側(cè)供電雙回路樹干接線方式增加了一組供電電源，供電可靠性將更高，能夠滿足對重要用戶的需求。

2.3 環(huán)網(wǎng)供電方式

在以上介紹的幾種介紹方式中，環(huán)網(wǎng)供電接線方式的可靠性是最高的，它可以開環(huán)運行也可以閉環(huán)運行，無論那一段線路出現(xiàn)了故障，都能夠保障非故障路段不停電運行，但是其接線方式、整定配合以及保護裝置等方面都將比較復(fù)雜。

新能源發(fā)電系統(tǒng)的接入，將使地區(qū)電網(wǎng)從一個輻射狀的網(wǎng)絡(luò)變化成為一個分布電源并且與用戶互聯(lián)的一個電網(wǎng)絡(luò)，在沒有分布式的新能源電源時，線路上的潮流是單方向的，并隨著距電源距離的增加有功電流逐漸減小。但當(dāng)并入了分布式新能源后，電網(wǎng)中系統(tǒng)的潮流不再是單方向，根據(jù)分布式新能源接入的位置、容量以及負(fù)荷的大小，電網(wǎng)線路中的潮流可能增加也可能減小。

3 含新能源電網(wǎng)的配網(wǎng)潮流計算

新能源發(fā)電與系統(tǒng)相連具有多種接口形式，如果需要精確的計算各種分布式新能源接入電網(wǎng)后系統(tǒng)的潮流，那么就需要考慮電源的不同類型以及接口形式，建立相應(yīng)模型。

鑒于中小容量的新能源發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)后，很少正面參與系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)，從系統(tǒng)的角度來看，新能源發(fā)電系統(tǒng)可以看成是具有可控功能的動態(tài)負(fù)荷。在本文的研究過程中，視新能源發(fā)電系統(tǒng)的出力保持不變，不會隨著節(jié)點電壓的變化而發(fā)生變化，同時新能源發(fā)電系統(tǒng)一般靠近負(fù)荷側(cè)，于是可架設(shè)新能源發(fā)電系統(tǒng)的接入點在負(fù)荷節(jié)點上。

基于此，含有新能源發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)潮流可采取疊加算法，將分別計算系統(tǒng)電源對電網(wǎng)線路的影響以及新能源發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)線路的影響，將系統(tǒng)電源等效電壓源并且將其短路，把新能源電源等效功率表示為電流源并將其開路，用來計算含有新能源發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)線路上電壓的分布。

4 新能源發(fā)電系統(tǒng)對電流保護的影響

電流保護是基于電流升高而發(fā)生動作的一種保護，根據(jù)其繼電保護的速動性要求，保護裝置的動作時間必須能夠滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)用戶的供電可靠性。在簡單、具有選擇性以及可靠的條件下，保護裝置動作越快越好。對于僅僅反映電流增加而瞬時能夠動作的電流保護成為電流速斷保護。限時過流保護為了保證繼電保護裝置動作的選擇性，不會使停電范圍增大，繼電保護裝置其動作值的整定必須能夠保證下一條線路的出口處發(fā)生故障時保護不起動，即躲開下一條線路出口處短路條件來進行整定。過電流保護的整定通常按照其起動電流躲開最大負(fù)荷來進行計算，在一般的情況下，過電流保護不但能夠保護線路的全場，而且也能夠保護相鄰線路的作用，具有后備保護功能。

目前，我國的中、低壓配電網(wǎng)中主要是單側(cè)電源、輻射型供電網(wǎng)絡(luò)，新能源發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后，輻射式的網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)橐环N遍布分布式電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，潮流也不再是單向地從變電站母線流向各負(fù)荷。配電網(wǎng)潮流的變化使得電網(wǎng)中電流保護整定和機理也發(fā)生了深刻變化。

5 配電網(wǎng)故障恢復(fù)

新能源系統(tǒng)接入電網(wǎng)后，配電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及運行方式都發(fā)生了很大的變化，同時由于新能源的類型有很多，其相應(yīng)數(shù)學(xué)模型以及在配電網(wǎng)中所承擔(dān)的作用也并不完全相同，不能夠按照常規(guī)并入電網(wǎng)中的電源來進行處理，這些因素對配電網(wǎng)在發(fā)生故障時的故障恢復(fù)都會帶來一定的影響。

為了充分地利用新能源，提供配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性，IEEE對新能源的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE929-2000進行了相應(yīng)的修正，研究并且提出了解決孤島問題的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)：IEEE1547-2003。在該規(guī)范中規(guī)定了不能出現(xiàn)有意識的孤島，鼓勵供電企業(yè)以及客戶盡最大可能地通過相關(guān)技術(shù)手段達到孤島運行并且能夠在其他如經(jīng)濟等方面達成共識。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，可以用一種含有新能源孤島的配電網(wǎng)故障恢復(fù)方法，通過分析表明，在分布式電源注入容量比較大的情況下，該恢復(fù)方法能夠提高配網(wǎng)的運行穩(wěn)定性以及供電可靠性。另外還可以用一種含有多代理技術(shù)的電網(wǎng)黑啟動故障恢復(fù)方法，它通過與含有分布式電源的孤島獨立運行策略相互結(jié)合，形成了一種適用于現(xiàn)代電力系統(tǒng)故障恢復(fù)的新技術(shù)。與一般傳統(tǒng)的故障恢復(fù)方法相比較，具有故障恢復(fù)成功率高和故障恢復(fù)速度快等一系列優(yōu)點，同時在很大一部分程度上適應(yīng)了分布式電源越來越流行的趨勢，體現(xiàn)了分布式電源具有廣闊的應(yīng)用前景。

6 總結(jié)

通過以上的分析可知，新能源發(fā)電系統(tǒng)并入地區(qū)電網(wǎng)后，在容許分布式新能源孤島存在的基礎(chǔ)上，指定合適的故障恢復(fù)策略，能夠大大提高電網(wǎng)的故障恢復(fù)成功率以及故障恢復(fù)速度，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

[參考文獻]

[1]盧志剛，董玉香.含分布式電源的配電網(wǎng)故障恢復(fù)策略[J].電力系統(tǒng)自動化.2007，31（1）：89-93.

[2]魏巍，李興源，廖萍，等.含分布式電源的電力系統(tǒng)多代理故障恢復(fù)新方法[J].電力線系統(tǒng)自動化.2009，33 3）89-93.