劉 蕾，王 天

（1.青島大學(xué) 電氣工程學(xué)院，山東 青島 266071；2.國網(wǎng)山東省電力公司平原縣供電公司，山東 德州 253100）

0 引 言

隨著新能源并網(wǎng)發(fā)電的飛速發(fā)展，分布式電源（Distributed Generation，DG）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。相較于傳統(tǒng)電源，分布式電源更接近用戶群體，使其可以根據(jù)用戶的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)成本，彌補(bǔ)集中發(fā)電的缺陷，為電力用戶提供不間斷供電，給電網(wǎng)建設(shè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)，大規(guī)模分布式電源并入配電網(wǎng)，使系統(tǒng)電壓分布和潮流走向發(fā)生了變化[1]，增大了配電系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的網(wǎng)損情況。綜上所述，本文從分布式電源接入配電網(wǎng)后對(duì)其的影響和線損分?jǐn)們煞矫嫒胧?，充分闡述分布式電源與配電網(wǎng)之間的聯(lián)系和配電網(wǎng)線損分?jǐn)傂纶厔?shì)，希望可以為配電網(wǎng)的管理工作提供一定的技術(shù)支持與幫助。

1 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響

分布式電源因其清潔、效率高以及靈活等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)，但DG的接入勢(shì)必會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的電壓、潮流分布以及短路電流等相關(guān)參數(shù)產(chǎn)生影響。這主要體現(xiàn)在配電網(wǎng)中分布式電源之間相互獨(dú)立，電氣銜接不夠緊密，用戶能夠根據(jù)自身需要調(diào)整電源的輸出功率，減少供電企業(yè)在輸配電環(huán)節(jié)產(chǎn)生的電能損耗，同時(shí)帶來了諸多負(fù)面影響。分布式電源與傳統(tǒng)的集中式電源相比，分布更分散，給供電企業(yè)的管理和調(diào)度帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在電能相對(duì)充足的地區(qū)，如果分布式電源發(fā)出的電能不能被及時(shí)消納或是并入配電網(wǎng)，將會(huì)產(chǎn)生棄光、棄風(fēng)等現(xiàn)象[2]。

1.1 分布式電源接入配電網(wǎng)的模式

1.1.1 低壓分散接入

低壓分散接入是一種常見的分布式電源接入配電網(wǎng)模式。該種模式主要針對(duì)規(guī)模較小的電源，接入電壓等級(jí)一般為380 V。對(duì)于這種接入方式，分布式電源與負(fù)荷之間經(jīng)過的配電環(huán)節(jié)較少，可以發(fā)揮分布式電源并網(wǎng)靈活、發(fā)電方式多樣的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是使配電網(wǎng)故障檢修排查變得困難，配電系統(tǒng)的調(diào)度方式實(shí)現(xiàn)也存在一定的難度。

1.1.2 中壓分散接入

與低壓分散接入配電網(wǎng)類似，這種方式是通過容量中等的配電變壓器低壓側(cè)并入配電網(wǎng)。它的整體穩(wěn)定性和容量與低壓分散接入相比會(huì)更高，投資成本也會(huì)相應(yīng)增加。

1.1.3 專用線路接入

專線接入是指在分布式電源容量較大時(shí)，為了降低對(duì)電能質(zhì)量的影響，會(huì)選擇一種專線接入的方式提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。專線接入是指分布式電源系統(tǒng)通過變電站中低壓母線接入配電網(wǎng)。雖然接入容量受變電站容量的限制，但是接入電壓相對(duì)穩(wěn)定，適合大容量分布式電源并網(wǎng)。需要注意，在選擇不同類型方式接入配電網(wǎng)時(shí)，必須滿足不會(huì)越級(jí)到上一電壓等級(jí)線路送電的基本原則，否則會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性下降的情況[3]。

1.2 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)潮流的影響

常規(guī)配電網(wǎng)線路潮流一般是從變電站低壓側(cè)母線流向各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，即單向流動(dòng)。當(dāng)分布式電源系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后，從根本上改變了傳統(tǒng)的系統(tǒng)潮流流向，使系統(tǒng)潮流變?yōu)殡p向流動(dòng)。分布式電源在向電網(wǎng)傳輸電能時(shí)，根據(jù)電源和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的物理位置關(guān)系，線路各點(diǎn)的潮流可能變大也可能變小。當(dāng)分布式電源的輸出功率大于所帶負(fù)荷時(shí)，線路某些部分可能會(huì)出現(xiàn)反向潮流。由于光伏、風(fēng)電等系統(tǒng)的輸出受光照、風(fēng)力等自然因素的影響較大，因此分布式電源的輸出功率很不穩(wěn)定，給配電網(wǎng)的調(diào)度帶來了極大困難，使得無法預(yù)測(cè)潮流。如果從分布式電源流向配電變壓器的反向潮流過大，上級(jí)變電站主變壓器可能會(huì)過負(fù)荷，導(dǎo)致變電站低壓側(cè)母線電壓越限，從而影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

1.3 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)穩(wěn)定性影響的分析

當(dāng)接入的部分發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，分布式電源可以通過單獨(dú)供電的方式為停電的用戶供電，這對(duì)于一些非常重要的企業(yè)以及單位具有重要作用。此外，一些分布式電源在并網(wǎng)過程中可能需要可靠性評(píng)估，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些其他影響因素，如孤島效應(yīng)、輸出功率不穩(wěn)定問題等。分布式電源接入配電網(wǎng)會(huì)抵消一部分線路上的負(fù)荷，因此會(huì)影響線路負(fù)載率。在線路不同位置接入，對(duì)線路負(fù)載率穩(wěn)定性的影響不同。研究中模擬了一個(gè)固定容量的分布式電源光伏，分別通過不同專線接入10 kV配電變壓器，然后統(tǒng)計(jì)不同位置接入對(duì)負(fù)載率的影響，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同接入位置時(shí)各段線路負(fù)載率

由圖1可見，在線路末端靠近負(fù)荷處接入分布式電源，負(fù)載率更合理，電網(wǎng)更穩(wěn)定。

2 線損分?jǐn)偡椒?/h2>

輸電網(wǎng)的損耗在電力市場(chǎng)交易中只占全部成本的很小一部分，但在配電網(wǎng)中對(duì)用戶或具體交易帶來了很大影響。如何對(duì)網(wǎng)損進(jìn)行公平、合理、有效的分?jǐn)?，是目前供電企業(yè)面臨的主要問題。當(dāng)前，國內(nèi)外線損分?jǐn)偡椒ǖ难芯恐饕獨(dú)w為3類——比例分?jǐn)偂⒚舾邢禂?shù)分析和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)。

2.1 比例分?jǐn)?/h3>

比例分?jǐn)偘ㄆ骄W(wǎng)損系數(shù)法和潮流追蹤法，其中平均網(wǎng)損系數(shù)法是電網(wǎng)企業(yè)最先使用的網(wǎng)損分?jǐn)偡椒?。它將網(wǎng)損按平均分?jǐn)偟乃枷朐诟髫?fù)荷用戶間進(jìn)行分?jǐn)?，?jiǎn)單易懂，但不能實(shí)現(xiàn)雙向分?jǐn)?，不適用于DG并網(wǎng)系統(tǒng)[5-6]。潮流追蹤法在系統(tǒng)潮流分布基礎(chǔ)上，按一定比例確定各發(fā)電節(jié)點(diǎn)輸出功率所占比重以及各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)所吸收的功率由哪些電源點(diǎn)提供，并作為線損分?jǐn)偟囊罁?jù)。此方法在含分布式電源的配電網(wǎng)中具有廣闊的應(yīng)用前景[7]。

2.2 敏感系數(shù)分析

敏感系數(shù)分析包括邊際網(wǎng)損系數(shù)法和耗損微增率法兩種。邊際網(wǎng)損系數(shù)法是將全網(wǎng)線損分?jǐn)偨o發(fā)電機(jī)和負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，能夠體現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)損的微增成本信息，具有很高的經(jīng)濟(jì)指導(dǎo)價(jià)值，被廣泛應(yīng)用于電力市場(chǎng)的線損分?jǐn)?。耗損微增率法通過分布式電源并網(wǎng)的潮流路徑對(duì)系統(tǒng)功率的影響程度確定所需分?jǐn)偟木€損量。該方法把DG的接入當(dāng)成一路普通電源的接入，利用DG并網(wǎng)位置、并網(wǎng)容量的變化對(duì)線損影響進(jìn)行線損分?jǐn)偂?/p>

2.3 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)包括短期邊際成本法、節(jié)點(diǎn)定價(jià)法和基于博弈論的線損分?jǐn)偡椒?。短期邊際成本法是將輸電網(wǎng)的線損并入輸電成本來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損分?jǐn)?。采用此方法在得到DG并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)信號(hào)的同時(shí)還能用作DG的并網(wǎng)規(guī)劃。節(jié)點(diǎn)定價(jià)法是指系統(tǒng)某節(jié)點(diǎn)新增1 MW電量所需的系統(tǒng)邊際成本。該方法能夠量化DG對(duì)配電網(wǎng)的貢獻(xiàn)，優(yōu)化DG布局結(jié)構(gòu)，推動(dòng)DG良性發(fā)展?；诓┺恼摰木€損分?jǐn)偡椒蓪⑴潆娋W(wǎng)線損問題轉(zhuǎn)化為合作博弈問題，將線損降到最低，實(shí)現(xiàn)最大化的社會(huì)效益。目前，這3種方法都需要進(jìn)一步的深入研究，以便更適用于含DG的配電系統(tǒng)。

DG的大規(guī)模并網(wǎng)使線損分?jǐn)偣ぷ髟絹碓綇?fù)雜，未來線損分?jǐn)傇诳紤]DG對(duì)配電網(wǎng)的影響、配電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，可從改進(jìn)傳統(tǒng)線損分?jǐn)偡椒ㄈ胧?，在?jì)算總線損的過程中把DG并入潮流計(jì)算，進(jìn)而使傳統(tǒng)線損分析方法更加完善。另外，可以從一個(gè)全新的角度考慮含DG的線損分?jǐn)偅瑥亩贫ǔ鲆粋€(gè)讓電網(wǎng)企業(yè)和分布式電源投資者都滿意的方案，是未來DG并網(wǎng)下的一個(gè)重要研究方向。

3 結(jié) 論

分布式電源作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文首先分析分布式電源接入配電網(wǎng)對(duì)電壓及潮流的影響，然后從比例分?jǐn)?、敏感系?shù)分析和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)等角度分析傳統(tǒng)線損分?jǐn)偡椒ǎ⑻岢鑫磥砭€損分?jǐn)傂纶厔?shì)。當(dāng)下，分布式電源正大規(guī)模并網(wǎng)，希望含DG配電系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)，從而實(shí)現(xiàn)更加合理、有序發(fā)展。