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節(jié)點(diǎn)電壓約束下多分布式電源接入的配電網(wǎng)極限容量研究

2019-10-21 17:12:09凌曉峰
科技風(fēng) 2019年2期
關(guān)鍵詞:分布式電源遺傳算法

凌曉峰

摘 要:隨著分布式電源在配電網(wǎng)中的滲透率越來越高,分布式電源對配電網(wǎng)的影響及配電網(wǎng)分布式電源接納能力越來越引起人們的關(guān)注,本文從配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓方面出發(fā),分析了分布式電源接入配電網(wǎng)引起電壓越限的問題,進(jìn)一步采用遺傳算法計(jì)算了多個(gè)分布式電源接入配電網(wǎng)的極限容量。

關(guān)鍵詞:分布式電源;電壓越限;遺傳算法;極限容量

1 分布式電源概述

1.1 接入配電網(wǎng)的分布式能源發(fā)電類型

分布式能源發(fā)電的應(yīng)用多以分散的形式接入配電網(wǎng)運(yùn)行,它們的接入會(huì)讓配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的功率接收端轉(zhuǎn)變?yōu)楣β实陌l(fā)射端,使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成一個(gè)有源網(wǎng)絡(luò),各個(gè)分布式電源會(huì)對電壓產(chǎn)生抬升的作用,其發(fā)出的有功會(huì)影響到配電網(wǎng)的潮流分布,而無功將會(huì)直接影響接入節(jié)點(diǎn)的電壓,都可以對潮流的流向產(chǎn)生重大的影響,不僅如此,配電網(wǎng)大滲透率地接入配電網(wǎng)還會(huì)對配電網(wǎng)的繼電保護(hù),網(wǎng)絡(luò)損耗,電能質(zhì)量提出挑戰(zhàn)。

分布式能源發(fā)電高滲透率接入會(huì)對配電網(wǎng)產(chǎn)生不良影響,如節(jié)點(diǎn)電壓越限,支路載流量越限,短路電流越限定,電能質(zhì)量降低,可靠性降低,保護(hù)出錯(cuò)等。

1.2 我國的分布式電源接入標(biāo)準(zhǔn)

在2010年和2011年,我國的國家電網(wǎng)公司先后頒布了針主動(dòng)對配電網(wǎng)中分布式電源的系列標(biāo)準(zhǔn),包含Q/GDW 666-2011《分布式電源接入配電網(wǎng)測試技術(shù)規(guī)范》等三項(xiàng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),這三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)主要適用于十千伏以下的電壓等級(jí)的配電網(wǎng)接入得到分布式電源。除了針對各種類型DR的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)之外,國內(nèi)還發(fā)布了一些針對具體DR形式的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),如GB/T 19963《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》,Q/GDW 617《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》。

2 配電網(wǎng)分布式電源的極限容量研究

2.1 鏈?zhǔn)骄W(wǎng)建模

在此,本文將分布式電源當(dāng)成具有恒定功率因數(shù)的PQ節(jié)點(diǎn),在數(shù)值考慮上直接將其設(shè)定為負(fù)的負(fù)荷,并且可以假設(shè)分布式電源直接接在負(fù)荷節(jié)點(diǎn)之上,且功率因數(shù)為1,即工作在單位功率因數(shù)的工況下。

對于一個(gè)20個(gè)節(jié)點(diǎn)的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)建模:

基準(zhǔn)電壓10.5KV,基準(zhǔn)容量為10MVA:并且在第20個(gè)節(jié)點(diǎn)上裝設(shè)了一個(gè)DR。參數(shù)設(shè)置如文獻(xiàn)[3]算例。

根據(jù)潮流計(jì)算公式

可以得出該鏈?zhǔn)骄W(wǎng)的電壓降落,同時(shí)考慮電壓波動(dòng)

U2為DG之后的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓數(shù)值,U1為不接入DG的沿線電壓值,根據(jù)上式可以做出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)情況。

分析可知:(1)分布式電源對線路的電壓會(huì)有良好的支撐效果,隨著分布式電源的滲透率提高,該效果越明顯。(2)電壓波動(dòng)最劇烈的點(diǎn)在分布式電源裝設(shè)地點(diǎn),由上圖可以知道,當(dāng)分布式電源為基準(zhǔn)容量的0.3倍的時(shí)候,電壓波動(dòng)已經(jīng)超過了國家規(guī)定的2%。(3)當(dāng)接入配電網(wǎng)的分布式電源大到一定程度之后,線路的潮流將會(huì)改變,使得節(jié)點(diǎn)的電壓升高,甚至超過限定值。

因此分布式電源對電能質(zhì)量最惡劣的影響應(yīng)該是接入線路末端的情況。

2.2 多電源接入的線路極限容量

2.2.1單電源接入的極限容量

對于單電源的極限容量 可以采用上一節(jié)使用的爬山法求得單個(gè)電源的極限容量,即:使單個(gè)電源的功率從0開始累加,然后每累加一次求一次饋線上的節(jié)點(diǎn)電壓,若沒有越限,則繼續(xù)累加,直至累加到某一節(jié)點(diǎn)電壓超過電壓規(guī)定值時(shí),前一迭代次數(shù)的功率值即為電源的最大功率。

2.2.2多電源接入的線路極限容量

本文利用遺傳算法來計(jì)算多個(gè)分布式電源的最大功率的求解。

在此本文假設(shè):

(1)分布式電源處于單位功率因數(shù)狀態(tài)。(2)由于是求極限容量,因此宜假設(shè)整個(gè)線路的負(fù)載處于輕載狀態(tài),假設(shè)此時(shí)的線路負(fù)載為前例的十分之一。(3)假設(shè)有三個(gè)分布式電源連接在節(jié)點(diǎn)5,節(jié)點(diǎn)10,節(jié)點(diǎn)15上。(4)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布式電源有上限,上限設(shè)定為標(biāo)幺值1,實(shí)際的最大值為10MVA。

因此該問題就轉(zhuǎn)變?yōu)椋呵蟪鲈陔妷涸较逓榧s束條件的情況下的三個(gè)電源的功率之和的最大值。

其等式約束又被潮流方程自動(dòng)滿足,約束條件如下:

在滿足電壓越限約束條件之下,選取最大的功率值,交叉概率取0.85,變異概率取0.05,染色體長度為75,種群數(shù)量為30個(gè),迭代次數(shù)250次。

最后可以得出三個(gè)分布式電源的容量:

可以得出幾個(gè)結(jié)論:

(1)本文建立的考慮靜態(tài)安全約束的分布式電源準(zhǔn)入容量的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化算法能夠方便的確定分布式電源的準(zhǔn)入容量。(2)分布式電源接入配電網(wǎng)之后對配電網(wǎng)的影響是復(fù)雜的,在每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載相差不大的情況下,應(yīng)該先使線路前端的分布式電源滿載發(fā)電,這是因?yàn)樵酵€路末端,該電源對線路的影響就越大。(3)分布式電源的極限容量跟每個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載關(guān)系密切,節(jié)點(diǎn)負(fù)載高,則可以提高該節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)功率。

3 不足與展望

本文的研究內(nèi)容限于分布式電源處于單位功率因數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)之下,實(shí)際上,盡管電網(wǎng)公司不要求低壓配電網(wǎng)中的分布式電源參與有功頻率調(diào)整和無功電壓調(diào)整,但是隨著分布式電源的滲透率不斷地提高,分布式電源開始在配電網(wǎng)中扮演越來越重要的角色。

參考文獻(xiàn):

[1]李清然,張建成.含分布式光伏電源的配電網(wǎng)電壓越限解決方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2015,39(22):117-123.

[2]沈鑫,曹敏.分布式電源并網(wǎng)對于配電網(wǎng)的影響研究[J].電工技術(shù)報(bào),2015,30(S1):346-351.

[3]王志群,朱守真,周雙喜,黃仁樂,王連貴.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓分布的影響[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2004(16):56-60.

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