分布式電源接入對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗的影響研究

（國網(wǎng)甘肅省電力公司蘭州供電公司，甘肅省蘭州市，730000）

魏光明 邱 東 慕俊強(qiáng) 張 斌 杜瑞峰

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對電力的需求越來越大?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)成為全球最大的電力生產(chǎn)國和消費(fèi)國，同時也是世界上最大的能源進(jìn)口國。為了保證我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，必須加強(qiáng)對電力資源的開發(fā)和利用，充分提高電力資源的利用率，努力減少能源消耗和環(huán)境污染[1]。傳統(tǒng)意義上的配電網(wǎng)是指配電網(wǎng)絡(luò)中只有電源和負(fù)荷兩個元件，而現(xiàn)代意義上的配電網(wǎng)則是將電源與負(fù)荷連接起來構(gòu)成一個整體網(wǎng)絡(luò)。隨著電力系統(tǒng)中分布式電源（Distributed Generation）的接入，傳統(tǒng)配電網(wǎng)中各元件之間的聯(lián)系得到加強(qiáng)，從而增加了配電網(wǎng)運(yùn)行時的損耗。因此，有必要對分布式電源接入對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗影響進(jìn)行研究。

1 分布式電源接入對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗的影響

建立如圖1 所示的IEEE33 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型，并對其進(jìn)行研究。其中，0節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)，首端基準(zhǔn)電壓為12.66kV。

圖1 IEEE33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型

1.1 分布式電源接入前后的網(wǎng)絡(luò)損耗變化

在接入分布式電源之前，整個配電網(wǎng)絡(luò)的損耗主要包括分布式電源接入點(diǎn)的電壓損耗和無功損耗，無功損耗主要是由接入點(diǎn)電壓波動引起的，在接入分布式電源之前，整個配電網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗和無功功率損耗都是均勻分布的，而在接入分布式電源之后，整個配電網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗和無功功率損耗都發(fā)生了變化。在接入分布式電源之后，由于分布式電源輸出功率大幅增加和負(fù)荷變化較大等原因，使整個配電網(wǎng)絡(luò)的無功功率損耗有了很大程度的降低，這是由于分布式電源接入后使配電網(wǎng)系統(tǒng)總無功需求增大所致[2]。

1.2 不同功率因數(shù)對網(wǎng)絡(luò)損耗的影響

根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)，在并網(wǎng)運(yùn)行時，其輸出功率與負(fù)荷電流成正比，即功率因數(shù)隨負(fù)荷電流變化而變化。因此，可以通過有功功率計算出節(jié)點(diǎn)電壓大小，進(jìn)而對分布式電源接入后配電網(wǎng)絡(luò)損耗進(jìn)行分析[3]。

在此基礎(chǔ)上，通過對DG接入位置（點(diǎn)17）、接入容量（1000+j726KVA）進(jìn)行設(shè)定，僅改變DG 的功率因子，分析系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗情況。利用PSASP軟件對其進(jìn)行了模擬計算，得出了各功率因素對系統(tǒng)損失的影響程度，并選擇了適當(dāng)?shù)墓β室蛩匾怨┻M(jìn)一步研究。配電網(wǎng)絡(luò)在不同的功率因素下，其網(wǎng)損數(shù)值也有差異。從表1 中可以看出，在功率因素為1 的情況下，系統(tǒng)的有功損失很大，而對系統(tǒng)的影響不大；而在電力系統(tǒng)中，采用0.8 的功率因子時，系統(tǒng)的有功損失是最小的，系統(tǒng)的降耗效果是顯著的。提升功率因數(shù)是提升電力系統(tǒng)利用率、降低輸電線損耗的關(guān)鍵。然而，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，在DG接入端增設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，更有利于降低網(wǎng)損。

表1 不同功率因數(shù)下接入分布式電源的網(wǎng)絡(luò)損耗

1.3 不同接入位置對網(wǎng)絡(luò)損耗的影響

DG 的接入位置對網(wǎng)絡(luò)損耗也有一定影響，尤其是在無功補(bǔ)償裝置的配合下，其對網(wǎng)絡(luò)損耗的影響更大。若DG 安裝在配電線路末端，則會導(dǎo)致末端電壓降低；若安裝在配電網(wǎng)負(fù)荷中心，則會導(dǎo)致配電網(wǎng)中的電壓升高。因此，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該結(jié)合具體情況來選擇合適的接入位置。

為了驗(yàn)證不同接入位置對電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)耗損的影響，將接入容量和功率因數(shù)進(jìn)行固定，選擇功率因數(shù)為0.8，接入容量為（1000＋J726KVA），只改動DG的接入位置，不同接入位置的耗損變化如圖2所示。

圖2 分布式電源接入不同位置時網(wǎng)絡(luò)損耗變化圖

由圖2 的結(jié)果可知，在接入容量和功率因數(shù)不變的情況下，不同節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)耗損相差較大。特別是在節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)5處，網(wǎng)絡(luò)耗損值下降明顯，在節(jié)點(diǎn)6到節(jié)點(diǎn)17處，網(wǎng)絡(luò)耗損量增加明顯。

出現(xiàn)以上情況的原因主要是由于：在并網(wǎng)運(yùn)行時，由于分布式電源（DG）自身輸出功率較小，其接入配電網(wǎng)后將會影響配電網(wǎng)系統(tǒng)中線路傳輸功率；在孤島運(yùn)行模式下，由于用戶負(fù)荷分布不均或系統(tǒng)存在一定故障等因素造成電壓偏移過大或電壓幅值下降過快等情況；當(dāng)接入一定數(shù)量的DG 后會使系統(tǒng)總損耗增加；當(dāng)接入一定數(shù)量的DG 后會導(dǎo)致電網(wǎng)中無功功率分布不均、有功功率分配不合理等現(xiàn)象；DG 的接入在一定程度上會改變配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓分布。

1.4 負(fù)荷類型

當(dāng)負(fù)荷為純阻性負(fù)荷時，則產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)損耗最??；而當(dāng)負(fù)荷為感性負(fù)荷時，則會產(chǎn)生一定的網(wǎng)絡(luò)損耗；而當(dāng)負(fù)荷為容性負(fù)荷時則不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)損耗。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的運(yùn)行方式：如果線路上只有一個DG 或線路上只有一個阻性負(fù)荷時，則應(yīng)該選擇阻抗最小的運(yùn)行方式；如果線路上存在多個阻性負(fù)荷和容性負(fù)荷時，則應(yīng)選擇阻抗最小且電壓質(zhì)量較好的運(yùn)行方式。

1.5 DG容量

DG 接入配電網(wǎng)后，會使原有的潮流分布發(fā)生變化，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)損耗增加。隨著DG 容量的增加，其對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗的影響越來越大。其中當(dāng)DG 容量較小時，配電網(wǎng)損耗主要是由配電網(wǎng)系統(tǒng)中的線路損耗引起的；而當(dāng)DG容量較大時，配電網(wǎng)損耗則主要由DG 的無功功率引起。若DG 容量過小，則無法將有功功率進(jìn)行有效傳輸；若DG容量過大，則會導(dǎo)致有功功率大量浪費(fèi)，降低了經(jīng)濟(jì)效益。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該合理選擇分布式電源的容量，以保證配電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

2 結(jié)語

分布式電源的接入將會使配電網(wǎng)的電壓分布發(fā)生改變，造成電壓分布不均勻，從而增加了配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)損耗。在一定的分布式電源容量范圍內(nèi)，隨著分布式電源的接入容量增加，會使配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓水平升高。當(dāng)接入一定數(shù)量的DG后會導(dǎo)致電網(wǎng)中無功功率分布不均、有功功率分配不合理等現(xiàn)象；DG 的接入在一定程度上會改變配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓分布。當(dāng)負(fù)荷為純阻性負(fù)荷時，則產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)損耗最小；而當(dāng)負(fù)荷為感性負(fù)荷時，則會產(chǎn)生一定的網(wǎng)絡(luò)損耗；而當(dāng)負(fù)荷為容性負(fù)荷時則不會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)損耗。