分布式電源在農(nóng)村電力網(wǎng)中應用的初探

張延德 張晨源

摘要：分布式電源是一種在配電系統(tǒng)中使用的小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)。當前，在國外很多國家應用廣泛。本文將對分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)中的具體應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：分布式電源;概述;應用;電網(wǎng)改造

1.前言

農(nóng)村地域廣闊、線路供電半徑長，低壓配電網(wǎng)存在三相線路阻抗不對稱、負荷三相不平衡、阻抗比較大等因素，容易出現(xiàn)低電壓問題，也造成電源的不穩(wěn)定。

2.分布式電源概述

分布式電源（DG）是一種分散配置在配電系統(tǒng)中的小規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)。目前，歐美等發(fā)達國家在DG方面取得了突破性進展，分布式發(fā)電設備制造技術日趨成熟，DG接入電網(wǎng)的比例較高，歐洲部分國家分布式電源的裝機容量已接近或超過其總裝機容量的50%，而且出現(xiàn)了分布式能源入網(wǎng)的標準。中國已經(jīng)明確提出了開展DG供能技術方面的研究工作，包括DG系統(tǒng)與大電網(wǎng)的并網(wǎng)，以及并網(wǎng)運行后DG系統(tǒng)的優(yōu)化、協(xié)調(diào)和控制等方面的研究。

DG包括再生能源發(fā)電（如風能、太陽能、海洋能等）和不可再生能源發(fā)電（如內(nèi)燃機、微型燃氣輪機、燃料電池等），目前國際上主要采用再生能源發(fā)電。DG可以直接連接到變電所、配電線路或用戶。DG的應用可以提高配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量、可靠性、經(jīng)濟性、能源使用效率。但是，DG在配電網(wǎng)中的應用影響了配電網(wǎng)的電壓分布及調(diào)節(jié)、繼電保護、潮流分布、對配電網(wǎng)規(guī)劃設計及商業(yè)運營等，給配電網(wǎng)的運行帶來一系列新的技術問題。而DG的優(yōu)化配置對配電網(wǎng)的各項指標及運行情況起到?jīng)Q定性的作用，很顯然在DG優(yōu)化配置時需要考慮技術上的可行性、DG的安裝位置和容量、電壓及短路電流等限制條件。

中國地域遼闊，具有豐富的清潔能源。這些能源多處于廣大的農(nóng)村，分布式電源在農(nóng)村電力網(wǎng)（以下簡稱農(nóng)網(wǎng)）接入是必然的。本文研究的目的是根據(jù)中國農(nóng)村電力網(wǎng)的特點給出DG的類型，以電能損失最小及年經(jīng)濟效益最大為目標確定DG的安裝位置及安裝容量。同時，在配置DG時，綜合考慮DG對節(jié)點電壓、電能損失及短路電流的綜合影響。

3.分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)的應用

3.1DG類型的選擇

中國西藏、新疆、青海、寧夏和內(nèi)蒙等地區(qū)屬風能或太陽能資源豐富地區(qū)，因此適合中國農(nóng)村電力網(wǎng)的主要是風能及太陽能。另外，在天然氣豐富的地方可以采用微型燃氣輪機。在應用分布式電源時，為了減小分布式電源對網(wǎng)絡潮流、電壓分布、饋線熱極限和繼電保護等方面的影響，需要考慮DG的持續(xù)運行時間。

3.2配置DG的數(shù)學模型

根據(jù)中國農(nóng)村電力網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及運行特點，以獨立樹干或干線為單位配置DG，設干線的獨立節(jié)點總數(shù)為N。在確定DG的安裝位置及容量時，需要綜合考慮DG對電壓分布、降損效果、短路電流以及負荷不確定性的影響。

本文定義描述各節(jié)點所配置DG對電壓分布、降損效果、短路電流的綜合影響程度為節(jié)點的優(yōu)先等級，優(yōu)先等級高的節(jié)點優(yōu)先考慮安裝DG。設干線各節(jié)點安裝單位容量的DG，Zi為干線節(jié)點i安裝DG的優(yōu)先等級，節(jié)點i安裝DG對干線電壓分布的影響用VZi表示，對干線損耗的影響用LZi表示，對短路電流的影響用SZi表示，則

式中：w1、w2、w3——權(quán)系數(shù)，w1、w2、w3≥0;Ve——干線的額定電壓，kV;V0k——未安裝DG前節(jié)點k的電壓，kV;Vik——節(jié)點i安裝DG后節(jié)點k的電壓，kV;ΔP0——未安裝DG前干線的總損耗，kW;ΔPi——節(jié)點i安裝DG后干線的總損耗，kW;ik——節(jié)點i安裝DG后節(jié)點k的三相短路電流，A;I0k——未安裝DG前節(jié)點k的三相短路電流，A;I*——節(jié)點i安裝DG后節(jié)點k的最大三相短路電流，A;0I——未安裝DG前節(jié)點k的最大三相短路電流。

3.3供電線路參數(shù)優(yōu)化

考慮到農(nóng)網(wǎng)線路長度和有功功率對末端電壓影響非常顯著，可以對有功分量和線路電阻參數(shù)進行優(yōu)化。對于低壓配電網(wǎng)而言，需要盡量減少線路電阻阻值和阻抗。從電網(wǎng)軟硬件設施兩方面著手，一是優(yōu)化配電網(wǎng)基礎設施，根據(jù)現(xiàn)行標準對設施落后地區(qū)更換大截面導線，增設變電站，減小已有站點的供電半徑;二是優(yōu)化電網(wǎng)管理布局，優(yōu)化供電線路參數(shù)，提升供電質(zhì)量。

3.4優(yōu)化功率分布

無功功率與有功功率對電壓壓降的影響均非常顯著，故對功率管理的優(yōu)化在治理低壓問題中十分重要。有功功率的提升與配電過程中電壓的損耗成正相關，因此可以通過經(jīng)驗預測與負荷監(jiān)控方向規(guī)劃和轉(zhuǎn)移地區(qū)較大負荷，保證三相負荷的實時平衡，最終通過對有功功率的優(yōu)化，減小電壓網(wǎng)損;無功功率的增加直接引起電壓的下降，因此在布置DG電源點的時候，要重視無功功率的補償問題，電網(wǎng)無功電源配置的主要準則有“隨電機布點、隨變壓器同臺布點、沿線路分散布點、變電站集中補償”，做好無功優(yōu)化能夠有效減少農(nóng)網(wǎng)電壓壓降的問題。

4.農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃升級改造的對策

4.1對農(nóng)村的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行合理的規(guī)劃

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是農(nóng)村發(fā)展的重要問題，為了改善農(nóng)村配電網(wǎng)建設發(fā)展，需要重視相關工作的合理性和有效性。農(nóng)村配電網(wǎng)的規(guī)劃建設要根據(jù)具體情況進行分析，在實施規(guī)劃方案前需要積極對農(nóng)村環(huán)境進行調(diào)查，保證規(guī)劃方案實施的科學性和嚴密性，能夠避免一些損失問題的產(chǎn)生。配電網(wǎng)的規(guī)劃實施要重視前期方案的合理性及后期的跟蹤，更大程度地發(fā)揮電網(wǎng)的使用效率，減少電能的損耗，保證配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)整體規(guī)劃的合理性。

4.2使用先進的技術開展工作

農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃管理工作中，應盡可能地使用合理的科學技術方式，利用先進技術提高電網(wǎng)工作效率，有助于改善傳統(tǒng)的工作模式。將科學技術與配電網(wǎng)規(guī)劃工作緊密結(jié)合，不斷提高農(nóng)村的供電質(zhì)量，用先進技術帶動農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃的有效性，可實現(xiàn)在線監(jiān)督和管理。通過運用科學技術能夠獲取更準確的數(shù)據(jù)信息，充分發(fā)揮科學技術應用優(yōu)勢，提高農(nóng)村電網(wǎng)整體的服務質(zhì)量。

4.3為農(nóng)村供電提供可靠保障

農(nóng)村供電服務質(zhì)量的穩(wěn)固提升，需要持續(xù)加強配電網(wǎng)的科學規(guī)劃，這是實踐工作的根本基礎。農(nóng)村配電網(wǎng)工作人員要做出深入的研究和分析，針對農(nóng)村配電網(wǎng)負荷精確地進行推測，進而制訂科學、可靠的實施計劃，保證計劃的可執(zhí)行性。農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃建設需要深入了解其中各方面的問題，每個決定都不能太過倉促，在配電網(wǎng)規(guī)劃方案實施過程中出現(xiàn)問題需及時地給予解決。

4.4加大農(nóng)村配電網(wǎng)的資金投入

農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展比較緩慢，生產(chǎn)力水平不夠高，使得配電設備都比較陳舊，為了促進配電網(wǎng)規(guī)劃的順利實施，需要積極加大資金投入。任何項目的實施都需要一定資金的支持，農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃需要受到重視，利用項目資金就可以改善供電質(zhì)量，及時更新配電設備，保證配電網(wǎng)工作過程中能夠穩(wěn)定。配電網(wǎng)相關工作人員要根據(jù)農(nóng)村具體用電情況，考慮使用更合適的變壓器，需要確保變壓器能夠滿足農(nóng)村配電的安全使用，還要有一定的可納性容量。因此，農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃過程要細心考慮細節(jié)問題，重視資金的有效投入，避免資金浪費現(xiàn)象，能夠發(fā)揮配置的新設備的作用，避免因設備老化發(fā)生問題的情況。配電網(wǎng)企業(yè)還要重視專業(yè)人才綜合能力的培養(yǎng)，為農(nóng)村配電網(wǎng)規(guī)劃提供有力支持，及時對配電網(wǎng)工作人員進行培訓，不斷提高農(nóng)村配電工作發(fā)展實力，促進工作人員創(chuàng)新思路的有效發(fā)展。

5.結(jié)束語

綜上所述，隨著科技水平的不斷發(fā)展，分布式電源在電力系統(tǒng)中的應用也將更加廣泛，其在農(nóng)村電網(wǎng)的應用也將促進農(nóng)村電力系統(tǒng)的快速發(fā)展。

參考文獻

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