分布式電源接入系統(tǒng)的研究

任健銘+王星星

【摘要】：分布式電源接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行起著重要的作用。在適當(dāng)?shù)奈恢媒尤牒侠砣萘康姆植际诫娫矗軌蚪档团潆娋W(wǎng)的網(wǎng)損，提高配電網(wǎng)供電的可靠性。該文以配電網(wǎng)的損耗、節(jié)點(diǎn)電壓偏差以及電壓穩(wěn)定指標(biāo)為目標(biāo)，建立了分布式電源的多目標(biāo)優(yōu)化模型。在滿足約束條件的前提下，提出了一種改進(jìn)的多目標(biāo)粒子群遺傳算法，并結(jié)合小生境技術(shù)，來(lái)確定分布式電源接入配電網(wǎng)的合理位置和容量。采用IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了所建立的模型以及算法的優(yōu)越性，對(duì)配電網(wǎng)的規(guī)劃有很大的實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】：接入系統(tǒng)；分布式電源；優(yōu)化

引言

能源對(duì)于人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展有著重要的影響，當(dāng)前主要以煤炭、石油為化石能源的主體，但是這些能源是不可再生的且在使用過(guò)程中造成的污染嚴(yán)重，為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，對(duì)于清潔能源的開(kāi)發(fā)成為當(dāng)前工作的重點(diǎn)，分布式電源作為可再生的能源發(fā)電技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展、電力市場(chǎng)的擴(kuò)大，成為了重要的能源選擇。電力建設(shè)也在向著滿足國(guó)家要求的方向發(fā)展，分布式電源對(duì)于重要用戶的供電可靠性的影響也越來(lái)越大。

1、分布式電源在配電網(wǎng)中安裝位置的優(yōu)選

分布式電源與配電網(wǎng)相連接，一定程度上會(huì)造成供電設(shè)備利用不充分的問(wèn)題，形成一定量的沉入成本。配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)邊際容量成本能夠?qū)⒉煌?jié)點(diǎn)中當(dāng)前供電容量利用率反映出來(lái)。若分布式電源邊際容量成本大于分布式電源，則提示于該節(jié)點(diǎn)安裝分布式電源能夠使供電設(shè)備投資得到節(jié)約，反之則提示該節(jié)點(diǎn)無(wú)法充分利用供電設(shè)備。通常情況下，在分布式電源沒(méi)有接入配電網(wǎng)的情況下，末端節(jié)點(diǎn)電壓最低，在分布式電源不吸收電網(wǎng)能源的情況下，一定程度上會(huì)提升全網(wǎng)的電壓。在分布式電源滲透率相同的情況下，由于饋線是分散的，因此能夠有效支撐起系統(tǒng)電壓，分布式電源與饋線末端位置接近或分布式電源有著比較大的接入容量，會(huì)使系統(tǒng)電壓進(jìn)一步升高，附近系統(tǒng)也會(huì)不同程度上受到分布式電源的影響。因此，相關(guān)人員需要在分布式電源接受前，重點(diǎn)分析系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓分布特性。

2、分布式電源接入系統(tǒng)的影響分析

2.1電能質(zhì)量

配電網(wǎng)要是屬于dg類(lèi)別，按照分布式電源接入系統(tǒng)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，首先對(duì)配電網(wǎng)所造成的影響就是體現(xiàn)在電能質(zhì)量上面。要是僅僅從靈敏度分析方式層面而言，可以發(fā)現(xiàn)分布式電源在接入之后，節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)出現(xiàn)不用程度波動(dòng)。要是接入系統(tǒng)接入容量過(guò)高，配電網(wǎng)非常容易出現(xiàn)過(guò)電壓情況，對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。與此同時(shí)，dg類(lèi)別配電網(wǎng)接入分布式電源，電壓穩(wěn)定性會(huì)遭受到不同程度的影響。同時(shí)在由于現(xiàn)階段分布式電源技術(shù)主要為pwm控制技術(shù)，在運(yùn)行過(guò)程中非常容易向配電網(wǎng)內(nèi)輸入諧波，配電網(wǎng)出現(xiàn)諧波污染問(wèn)題可能性顯著提升。雖然分布式電源在dg配電網(wǎng)內(nèi)接入，配電網(wǎng)運(yùn)行靈活性顯著提升，可以采取分散接入方式，配電網(wǎng)電能質(zhì)量可以得到顯著提升。但是這并不表示，分布式電源自身并不存在顯著問(wèn)題，分布式電源自身存在不規(guī)則啟停情況，主要原因是由于配電網(wǎng)輸出功率波動(dòng)變化情況十分顯著，非常容易造成配電網(wǎng)出現(xiàn)電壓閃變問(wèn)題，在這種過(guò)程中諧波污染范圍就會(huì)擴(kuò)散到較多設(shè)備內(nèi)。

2.2分布式電源接入對(duì)DMS系統(tǒng)的影響

大量的分布式電源接入配電網(wǎng)后，配電網(wǎng)負(fù)荷將由傳統(tǒng)的主網(wǎng)供應(yīng)電源，變?yōu)橹骶W(wǎng)和分布式電源同時(shí)給負(fù)荷供應(yīng)電源。目前，DMS系統(tǒng)中未建立分布式電源的模型，對(duì)含分布式電源的饋線，無(wú)法準(zhǔn)確的對(duì)故障進(jìn)行研判，當(dāng)圖中故障點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，主網(wǎng)、分布式電源1、分布式電源2將同時(shí)向故障點(diǎn)注入故障電流，饋線上的所有故障指示器將會(huì)產(chǎn)生翻牌動(dòng)作，主站系統(tǒng)根據(jù)故障指示器上傳的信息，研判出故指3、故指4之后的區(qū)域發(fā)生故障，與實(shí)際的故障區(qū)間不一致，增加現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員故障尋找的時(shí)間，導(dǎo)致停電時(shí)間的延長(zhǎng)。因此，分布式電源接入配電網(wǎng)，將會(huì)對(duì)主站故障研判策略產(chǎn)生影響，直接關(guān)系到故障定位和故障隔離的時(shí)間，進(jìn)而影響供電可靠性。

2.3對(duì)配電系統(tǒng)保護(hù)的影響

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)的潮流是電源到用戶的單向流動(dòng)，而且很多故障是瞬間的，傳統(tǒng)的電網(wǎng)對(duì)于系統(tǒng)的保護(hù)主要采取在變電站處安裝反向過(guò)流繼電器，在主饋線上安裝自動(dòng)重合閘裝置，在支路上安裝熔斷器的措施。分布式電源可以使得配電網(wǎng)形成一個(gè)多電源系統(tǒng)，使得其對(duì)電源的保護(hù)具有方向性，但是對(duì)于自動(dòng)重合閘裝置和熔斷器的替換設(shè)備就成為了配電公司選擇面臨的新問(wèn)題，所以，對(duì)于配電系統(tǒng)的保護(hù)分布式電源并沒(méi)有比傳統(tǒng)的保護(hù)方式更優(yōu)越。

2.4繼電保護(hù)影響

孤島運(yùn)行是分布式電源接入配電網(wǎng)后，出現(xiàn)的新的運(yùn)行方式。當(dāng)某元件發(fā)生故障后，開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作，區(qū)域塊內(nèi)負(fù)荷由分布式電源供電，如果這區(qū)域塊內(nèi)的負(fù)荷和分布式電源可以持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，由分布式電源獨(dú)立供電，稱為“孤島運(yùn)行”。配電網(wǎng)內(nèi)部分負(fù)荷轉(zhuǎn)化為孤島運(yùn)行，可以提升配電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。一般而言，分布式發(fā)電的保護(hù)繼電器在執(zhí)行自身的功能時(shí)，因?yàn)槠鋽?shù)量多，控制起來(lái)比較復(fù)雜，所以分布式電源一般并不接受來(lái)自于任何外部與之所聯(lián)系統(tǒng)的信息。使其本身相對(duì)獨(dú)立性，舉例來(lái)說(shuō)，如果一配電網(wǎng)的斷路器遇到后，可能已經(jīng)打開(kāi)，但分布式電源的繼電器未能檢測(cè)出這種狀況，不能迅速地執(zhí)行相對(duì)的動(dòng)作，仍然繼續(xù)向部分饋線供電，最終造成系統(tǒng)或人員安全方面的損害，這也是分布式電源接入系統(tǒng)后會(huì)經(jīng)常碰到的棘手問(wèn)題，還有待進(jìn)一步完善與改進(jìn)。

結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)DG并網(wǎng)后對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)保護(hù)的影響，在研究了接有DG的配電網(wǎng)故障特性的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)的保護(hù)方案。方案有效避免了DG并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的不利影響，在各種情況下均能可靠動(dòng)作；利用故障區(qū)域兩側(cè)正序電流相角變化方向?yàn)榕袚?jù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確故障定位，不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響；僅需傳輸反映電流相角變化方向的數(shù)字信號(hào)和保護(hù)決策信號(hào)，對(duì)通信通道要求不高；投入低，無(wú)需電壓互感器。其局限性在于只能應(yīng)用于兩側(cè)均有電源（系統(tǒng)或DG）供電的線路。當(dāng)被保護(hù)線路為單端供電模式時(shí)，該保護(hù)方案無(wú)法適用。所以對(duì)DG下游線路還需加設(shè)其他保護(hù)判據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]齊延杰.淺析分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（2）：124.

[2]陳海東，莊平，夏建礦，等.基于改進(jìn)螢火蟲(chóng)算法的分布式電源優(yōu)化配置[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2016，44（1）：149-154.

[3]李昕，方彥軍.基于決策者偏好的微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)/環(huán)保多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度研究[J].可再生能源，2016，34（10）：1423-1429.endprint