配電網(wǎng)中DG的接入對饋線供電能力的影響分析

王心沁，汪凌宇，張 鋼，周鑫成，張 浩

（1.三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院，湖北宜昌 443000；2.國網(wǎng)湖北省電力有限公司宜昌供電公司，湖北宜昌 443000；3.長江三峽通航管理局，湖北宜昌 443000）

引言

隨著可持續(xù)性發(fā)展不斷地深入，以清潔能源和可再生能源為主的分布式發(fā)電得以逐步推進(jìn)。DG的大量接入，會給原有配網(wǎng)帶來一定的沖擊，并對配網(wǎng)系統(tǒng)的供電能力產(chǎn)生一定的影響，甚至影響到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行。

分布式電源的接入會對配網(wǎng)系統(tǒng)多方面電能指標(biāo)造成影響，實際上，已有一些研究工作者對其進(jìn)行了一定的分析[1,2]。目前的研究成果比較缺乏分布式電源對饋線供電能力影響效果的分析。

針對上述問題，本研究基于分布式電源的置信容量對含DG的配電網(wǎng)中饋線上的供電能力進(jìn)行綜合評估。

1 風(fēng)電機組和光伏出力模型

1.1 風(fēng)機出力模型

風(fēng)電機組的出力與兩方面的因素有關(guān)，一方面其出力取決于瞬時間的風(fēng)速情況，另一方面還與風(fēng)電機組自身的功率特性曲線有關(guān)[3]。本研究采用風(fēng)力機組的出力模型如下：

式中：Pw.t（vt）為t時刻風(fēng)機的實際出力，Prated為風(fēng)機額定功率，Vci為風(fēng)機的切入風(fēng)速，Vr為風(fēng)機的額定風(fēng)速，Vco為風(fēng)機的切出風(fēng)速。

1.2 光伏出力模型

光伏發(fā)電系統(tǒng)出力受到多方面因素的影響，如光照強度、太陽輻射連續(xù)性、光輻射溫度等等[4]。其簡化模型可表示為：

式中，Pv（t）為t時刻光伏出力，Sv為電池表面積，η（t）為t時刻光伏板能量的轉(zhuǎn)換效率。

2 分布式電源置信容量的評估

2.1 間歇性電源的置信容量

本研究計算的DG的置信容量從負(fù)荷側(cè)的角度考慮，因為研究對象更側(cè)重于DG并網(wǎng)后對饋線上負(fù)荷的影響[5-7]?？煽啃灾笜?biāo)R0可以表達(dá)為：

式中，L0為間歇性發(fā)電系統(tǒng)的起始負(fù)荷，f為可靠性指標(biāo)的估算函數(shù)，SDG為DG的容量，S為系統(tǒng)的裝機容量，△L為負(fù)荷增量。置信度μ可以表示為：

2.2 置信容量評估流程

根據(jù)系統(tǒng)中可靠性相等的原則來計算DG的置信容量。除此之外，通過ELCC指標(biāo)同樣可以對DG的置信容量進(jìn)行計算，若要采用ELCC的方式，關(guān)鍵問題就在于如何高效地進(jìn)行迭代計算[8]。本研究采用弦截法求解，計算流程如圖1所示。

圖1 DG的置信容量計算流程

3 DG并網(wǎng)對饋線供電能力的綜合仿真分析

采用MATLAB數(shù)值分析軟件，以IEEE RBTS BUS6系統(tǒng)的饋線F4為研究對象，分別從以下4個方面編制程序進(jìn)行仿真分析。

3.1 負(fù)荷程度對饋線供電能力的影響

圖2為饋線供電能力、負(fù)荷變化，由圖2可知，配網(wǎng)系統(tǒng)中饋線的供電能力增長值與饋線承載的負(fù)荷呈現(xiàn)正相關(guān)，并且在饋線掛載負(fù)荷相同的條件下，風(fēng)電機組對饋線供電能力的提升要作用要比光伏強，更重要的是，從中可以推斷出要想盡可能全面發(fā)揮DG的容量價值，應(yīng)在一定程度上提高饋線負(fù)荷。

圖2 饋線供電能力、負(fù)荷變化曲線

3.2 負(fù)荷曲線與DG出力相關(guān)性對饋線供電能力的影響

圖3為不同容量饋線供電能力增長值、負(fù)荷特性變化，圖4為不同容量置信度、負(fù)荷特性變化。

圖3 不同容量饋線供電能力增長值、負(fù)荷特性變化

圖4 不同容量置信度、負(fù)荷特性變化

由圖3和4可以發(fā)現(xiàn)，不管日負(fù)荷曲線的特性如何變化，配網(wǎng)中饋線的供電能力增長值總是與DG接入配網(wǎng)的容量呈正相關(guān)，DG并網(wǎng)容量越大，饋線的供電能力增長值越大。DG并網(wǎng)容量越大，不同負(fù)荷曲線下的饋線供電增長值差異越顯著。算例采用日負(fù)荷曲線的容量置信度在同級中是最高的，可能是其日負(fù)荷曲線與光伏日出力特性正相關(guān)性最大，因此在實際生產(chǎn)中建議將出力曲線與饋線上負(fù)荷曲線相匹配的DG優(yōu)先并網(wǎng)連接。

3.3 DG接入位置及容量對饋線供電能力的影響

圖5為不同DG容量饋線供電能力增長值和DG置信度變化，圖6為不同DG接入位置饋線供電能力增值及提升度變化。

圖5 不同DG容量饋線供電能力增長值和DG置信度變化

由圖5可知，DG并網(wǎng)的容量越大，其饋線上供電能力的增長值是越大的，但是在接入位置一定的條件下，其容量置信度會逐漸降低。由圖6可知，DG的接入點越靠近線路末端，相應(yīng)饋線上的供電能力增長值越大，由此建議DG優(yōu)先接入線路末端。

圖6 不同DG接入位置饋線供電能力增值及提升度變化

4 結(jié)論

（1）在一定程度上增大饋線上承載的負(fù)荷能夠使DG充分發(fā)揮容量價值，提高饋線供電能力；

（2）DG出力特性與負(fù)荷曲線越匹配，相關(guān)性越好，饋線供電能力越強；

（3）選擇合適的DG容量，并優(yōu)先接入于線路末端，能夠有效提高饋線的供電能力。