李宏基，鄭 偉，劉成功，陳卓鋒，高怡芳

0 引言

隨著能源危機的出現(xiàn)及可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，分布式可再生能源作為一種新型的能源利用方式，在配電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛[1-3]。

風(fēng)電、光伏等分布式可再生能源接入配電網(wǎng)后，由于其出力的間歇性、隨機性及不確定性，對配電網(wǎng)的電壓、網(wǎng)損、供電可靠性等將產(chǎn)生影響。文獻[4]介紹了分布式電源的特點，并分析其對配電網(wǎng)運行的影響；文獻[5-6]分別對含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性以及電能質(zhì)量進行評估；文獻[7]對分布式發(fā)電接入配電系統(tǒng)后所產(chǎn)生的影響進行了研究和評估，提出了一系列量化指標(biāo)；文獻[8]對不同類型分布式電源接入輻射型配電網(wǎng)絡(luò)前后對系統(tǒng)各節(jié)點電壓的影響進行了分析；文獻[9]分析了光伏并網(wǎng)后對電壓質(zhì)量的影響；文獻[10]分析了小水電在枯水期及豐水期時對配電網(wǎng)運行電壓的影響。上述文獻沒有專門對線路電壓分布進行展示分析。

本文通過對分布式可再生能源接入配電網(wǎng)后的電壓情況進行理論分析，并結(jié)合算例仿真，對不同接入位置、不同接入數(shù)量及不同接入容量狀態(tài)下線路電壓分布情況進行分析，分別展示不同狀態(tài)下線路電壓分布情況。

1 理論分析

圖1 單分布式可再生能源接入配電網(wǎng)的簡化示意圖

圖1 為單個分布式可再生能源接入配電網(wǎng)的簡化示意圖。網(wǎng)絡(luò)共有n個節(jié)點，節(jié)點i上的負(fù)荷為PLi+jQLi，；線路Li上的阻抗為Ri+jXi；饋線首端為該網(wǎng)絡(luò)的平衡節(jié)點，即電壓幅值恒定，為V0，節(jié)點i的電壓幅值為Vi；可再生能源并網(wǎng)點為節(jié)點p，其輸出功率為PDG+jQDG。以下分析忽略各線路上的功率損耗。

（1）分布式可再生能源接入配電網(wǎng)前，節(jié)點k與節(jié)點(k-1)電壓之間的關(guān)系：

一般地，可忽略電壓降落橫分量的影響，同時，由于配電網(wǎng)用戶側(cè)功率因數(shù)一般處于0.95左右，因此也可認(rèn)為，則式(2)可近似表示為：

由于網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點負(fù)荷消耗的有功功率和無功功率皆為正值，即PLi＞0，QLi＞0，因此，存在 ΔVk＞0 ，即分布式可再生能源接入配電網(wǎng)前，網(wǎng)絡(luò)電壓分布規(guī)律是自饋線首端起，各節(jié)點電壓依次降低，且任一節(jié)點k電壓可表示為：

（2）分布式可再生能源接入配電網(wǎng)后，處于光伏并網(wǎng)點p點之前的節(jié)點k電壓分布情況，即此時存在0＜k＜p，則節(jié)點k電壓可表示為：

此時節(jié)點k和節(jié)點(k-1)電壓之間的關(guān)系可表示如下：

（3）分布式可再生能源接入配電網(wǎng)后，處于光伏并網(wǎng)點p點之后的節(jié)點k電壓分布情況，即此時存在p＜k＜n，則節(jié)點k電壓可表示為：

此時節(jié)點k和節(jié)點(k-1)電壓之間的關(guān)系可表示如下：

顯然存在ΔVk＞0，即此時節(jié)點(k-1)電壓比節(jié)點k電壓高。

2 仿真模型

10 kV線路仿真如圖2所示。線路在主干上共設(shè)置了A～I九個負(fù)荷節(jié)點。線路主干型號LGJ-150，長度9 km，各節(jié)點之間等間距。線路裝接的支路配變總?cè)萘繛? 590 kVA，各節(jié)點負(fù)荷均勻分布。

圖2 10 kV線路仿真模型

3 仿真分析

本文主要借助仿真軟件，分別對分布式可再生能源不同接入位置、不同接入數(shù)量及不同滲透率下的線路進行潮流仿真計算，并對其電壓分布情況進行分析。

3.1 接入位置對電壓分布的影響

3.1.1 單個接入點

同一滲透率（66.67%）下，分別將分布式可再生能源接入線路各主干節(jié)點，得到的線路電壓分布趨勢分別如圖3所示。

圖3 接入位置對線路電壓分布的影響（單點接入）

（1）分布式可再生能源并網(wǎng)點在線路前端，線路電壓沿線下降，但總體呈現(xiàn)兩種趨勢：①接入點靠近線路首端，自饋線首端起，節(jié)點電壓分布呈現(xiàn)依次平滑降低的規(guī)律，但各節(jié)點電壓與未接入前相比均有一定程度的升高；②接入點為非線路首端，饋線首端至并網(wǎng)點與并網(wǎng)點至線路末端呈現(xiàn)兩種不同的降低趨勢，饋線首端至并網(wǎng)點間線路電壓降低較平滑，并網(wǎng)點至饋線末端線路電壓降低較快。

（2）分布式可再生能源并網(wǎng)點在線路后端，自饋線首端至并網(wǎng)點線路電壓呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，而并網(wǎng)點之后的電壓依次降低，因此分布式可再生能源并網(wǎng)點成為局部電壓最高點。

3.1.2 多個接入點（以兩個為例）

當(dāng)一回10 kV線路不只一個分布式可再生能源并網(wǎng)點時（以兩個為例），同一滲透率不同接入位置情況下，線路電壓分布存在以下幾種情況，如圖4所示。

（1）自饋線首端起，線路節(jié)點電壓分布沿線降低，但存在兩個“拐點”，電壓下降趨勢呈三段式，饋線首端為線路電壓最高點。

圖4 接入位置對線路電壓分布的影響（兩點接入）

（2）自饋線首端至第一個并網(wǎng)點，節(jié)點電壓呈下降趨勢，兩個并網(wǎng)點之間線路節(jié)點電壓呈先下降后上升的趨勢，第二個并網(wǎng)點后電壓依次降低，饋線首端仍為線路電壓最高點。

（3）自饋線首端至第一個并網(wǎng)點、兩個并網(wǎng)點之間線路節(jié)點電壓均呈先下降后上升的趨勢，第二個并網(wǎng)點后電壓依次降低，第一個并網(wǎng)點為線路電壓最高點，第二個并網(wǎng)點為局部電壓最高點。

（4）自饋線首端至第一個并網(wǎng)點，線路節(jié)點電壓均呈先下降后上升的趨勢，兩個并網(wǎng)點間線路節(jié)點電壓呈上升趨勢，第二個并網(wǎng)點后電壓依次降低，第二個并網(wǎng)點為線路電壓最高點。

3.2 接入容量對電壓分布的影響

分布式可再生能源接入同一位置（以D點為例），不同滲透率下線路電壓分布如圖5所示。

圖5 接入容量對線路電壓分布的影響

（1）分布式可再生能源接入后，線路各節(jié)點電壓均有提高。隨著分布式可再生能源滲透率的增大，電壓抬升效果更明顯。

（2）不同分布式可再生能源滲透率下，線路電壓分布可分為四種情況：

1）自饋線首端起，節(jié)點電壓分布依舊呈現(xiàn)依次平滑降低的規(guī)律，但各節(jié)點電壓與未接入前相比均有一定程度的升高；

2）自饋線首端起，節(jié)點電壓分布呈現(xiàn)依次降低的規(guī)律，饋線首端至并網(wǎng)點與并網(wǎng)點至線路末端呈現(xiàn)兩種不同的降低趨勢，饋線首端至并網(wǎng)點間線路電壓降低較平滑，并網(wǎng)點至饋線末端線路電壓降低較快；

3）饋線首端至并網(wǎng)點間電壓呈先降低后升高的趨勢，而并網(wǎng)點之后的電壓依次降低，分布式可再生能源并網(wǎng)點為局部電壓最高點；

4）饋線首端至并網(wǎng)點間電壓呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，而并網(wǎng)點之后的電壓依次降低，分布式可再生能源并網(wǎng)點為線路電壓最高點。

4 結(jié)論

（1）分布式可再生能源接入10 kV線路后，改變了線路沿線電壓變化的趨勢，線路電壓不再是沿線降低，線路電壓最高點也可能為分布式可再生能源接入點。

（2）分布式可再生能源接入位置直接影響線路電壓變化趨勢，接入點越靠近首端，影響程度越小，接入點越靠近末端，對線路電壓變化的影響程度越大。

（3）線路電壓變化趨勢的拐點數(shù)量與分布式可再生能源接入數(shù)量相等。

（4）分布式可再生能源的滲透率直接影響線路電壓的變化趨勢，滲透率越高，對線路電壓變化的影響程度越大。

參考文獻：

［1］劉嘉楠.可再生能源網(wǎng)實時儲納調(diào)度研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

［2］畢正軍.分布式風(fēng)力發(fā)電對配網(wǎng)綜合負(fù)荷特性的影響［D］.長沙：湖南大學(xué)，2011.

［3］林少伯，韓民曉，趙國鵬，等.基于隨機預(yù)測誤差的分布式光伏配網(wǎng)儲能系統(tǒng)容量配置方法［J］.中國電機工程學(xué)報，2013，33（04）：25-33.

［4］秦旭東，高慶海.分布式電源的特點及其對配電網(wǎng)運行的影響［J］.自動化應(yīng)用，2013（12）：99-100.

［5］王蕾.分布式電源建模及其對配電網(wǎng)可靠性的影響研究［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2015.

［6］王磊，王興剛，孫承祥，等.分布式能源對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響［J］.云南電力技術(shù)，2014，42（03）：71-74.

［7］張立梅，唐巍，趙云軍，等.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)影響的綜合評估［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2010，38（21）：132-135.

［8］田書，王麗.考慮負(fù)荷類型的含分布式電源系統(tǒng)對配電網(wǎng)電壓的影響［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2014，30（02）：43-47.

［9］張強.光伏接入主動配電網(wǎng)的方案規(guī)劃及對電壓質(zhì)量的影響［D］.濟南：山東大學(xué)，2016.

［10］張全璽.小水電接入對配電網(wǎng)運行電壓的影響分析研究［J］.陜西理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，28（02）：20-23.

［11］馮華然，何奉祿，陳卓鋒.考慮分布式電源接入的配電網(wǎng)設(shè)備利用率評估方法［J］.機電工程技術(shù)，2016，45（9）：142-146.