含分布式電源的低壓配電網設計

摘 要：目前， 隨著智能電網的不斷優化，分布式電源取得較大的發展，配電系統中接入了越來越多的分布式電源，這在一定程度上影響了配電網的設計。文章針對含分布式電源的低壓配電網設計相關問題進行分析和探究，首先介紹了分布式電源的概念，然后闡述了分布式電源接入配電系統對低壓配電網設計的影響，并對含分布式電源的低壓配電網設計相關知識進行探討。

關鍵詞：低壓配電網；職能電網；分布式電源

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）33-0094-01

隨著科技的加速發展，智能電網技術不斷優化，分布式電源憑借其可持續、清潔、高效等特征取得了較好的發展。雖然在一定程度上促進了電網發展，為電網運行帶來了新的特征，并且改變了系統的潮流方向，但是也對傳統的低壓配電網設計帶來了影響，本文將就此進行細致探討。

1 分布式電源簡介

分布式電源（Distributed Generation）簡稱DG，是指功率為數千瓦到50 MW之間的，和輸電系統不是直接相連的一種獨立性的電源系統。一般來說，分布式電源的電壓等級在35 kV以下，其中包含可再生能源設備，例如風力發電、太陽能發電等，還包含部分儲能設備，例如電磁儲能、飛輪儲能以及電化學儲能等。含分布式電源的低壓配電網結構圖，如圖1所示。

幾種主要的分布式電源見表1。

2 分布式電源接入對配電網設計的影響

目前，隨著各種分布式電源的興起，其越來越多地運用在電力系統中，為傳統的電網規劃提出了新的問題，并帶來了挑戰。依據相關負荷預測結果為網絡擴建或者改造升級提供全面的方案，并在保證滿足用電可靠性以及供電需求的前提下使電網建設提供最少資金是電網規劃的主要任務。

分布式電源的接入使得電網有了更大的不確定性和復雜性，因為分布式電源的供電范圍比較小，并且安裝容量小，為了滿足較多的供電需求，就需要接入較多的分布式電源，這勢必會對電網的整體運行產生影響。

其影響主要總結為以下幾點：

①導致規劃區電力負荷預測難度的增加。因為分布式電源安裝具有不確定性，并且具有較大的隨機性，在規劃區內部，用戶可以依據自身的用電需求進行使用和安裝，這就與電力負荷產生了抵消，不利于電力負荷模型的健全，并且為負荷預測帶來了隨機性，不利于相關人員對其進行準確定預測。

②因為分布式電源安裝的地址具有隨機性，并且尤其是運用可再生能源發電的分布式電源，其電量輸出往往會與氣候以及天氣相關，因此不能提供持續可靠的電力，這就導致配電網接線以及變電站選址的難度增加。

③較多的分布式電源會改變電網結構，隨著分布式電源的增加，用戶會減少對傳統輸電的依賴性。通過接入分布式電源能夠減少用戶對主網用電的需求，為其中一部分負荷供電，這樣就將負荷進行分散，增加負荷預測的難度，不利于其準確性的保持。同時，接入分布式電源能夠將配電網變為多電源的網絡，會影響其支路的潮流。

④分布式電源的安裝對配電網建設有利也有弊。合理的安裝分布式電源能夠將配電網建設進行延緩，而如果安裝的容量不合理或者位置不對，則容易導致網損增加，降低其利用率，同時會降低電力公司的經濟效益。

⑤本來配電網的電能質量指標就缺乏一定的先進性，而分布式發電引進之后，容易導致其質量水平影響用戶的經濟活動以及用電水平，并且容易產生質量問題，例如三相不平衡、閃變、電壓跌落以及供電中斷等問題，會導致故障發生率的提高。

⑥一般來說，配電網規劃需要考慮較多的節點，一旦在規劃區域內出現較多的分布式電源，則會增加最優規劃的難度，不利于選擇最優的規劃方案。

所以，在對配電網進行規劃的時候，要想取得完整準確的信息，必須要對分布式電源進行分析，并對其影響進行判斷，確定出準確的容量和位置信息，保證其能夠在電網中發揮穩定電壓、降低損耗的作用，從而提高配電網的整體運行效果。

3 含分布式電源的低壓配電網設計

含分布式電源低壓配電網設計需要考慮的因素有三點：①目前電力市場中配電網的邊際容量成本以及不同電源的電價成本。②分布式電源的環境效益、投資費用以及運行成本、各種電源之間的互補性。③配電網的供電性能、運行費用以及網損等等。一般來說，含分布式電源的設計利益主體主要有用戶、電網公司以及發電公司。

從相關模型看，在含分布式電源的設計中，可以依據變量將其分為兩種類型：分布式電源與配電網網架協調設計、單一的分布式電源設計。

3.1 單一的DG設計

單一的分布式電源設計是指在保證配電網饋線正常運行的情況下對分布式電源的容量和安裝位置進行單一性優化。就目前狀況來看，我國大部分研究都集中在單一設計，很少有配電網協調設計。

可以通過對微增率的計算進行排序，對分布式電源進行最佳位置的確定，綜合考慮環境效益、電壓改善程度以及網損對分布式電源進行定容。

同時，還可以依據不同的分布式電源在潮流計算中的模型進行分布式電源接入對整體電壓質量的影響分析，從而降低網損，促進電壓質量的改善，做出正確的定容選址。

3.2 DG與配電網網架協調設計

分布式電源與配電網網架協調設計是指對兩者的整體設計，是一種比較全面的優化。目前，從求解的算法來看，含分布式電源設計的配電設計是包含多約束、動態性強并且具有非線性以及多目標的混合整數設立問題。

一般可以將求解配電網設計模型分為三種類型：①智能優化計算法；②啟發式優化計算法；③數學優化計算法。

4 結 語

分布式電源接入配電網雖然可以促進本地資源的充分利用，為用戶提供更加可靠和清潔的能源，促進用戶的用電方便，但是也會帶來一定的不利影響（具體影響如上所說）。

在分布式發電高滲透率情況下的配電網中，如何提高分布式發電的優勢，促進其更加全面地發展，舍棄其缺點，減少不利影響，在不增加原有配電網電能質量治理裝置硬件開銷的前提下，構建高效、節能、高電能質量水平的配電網，是值得深入研究的問題。

參考文獻：

[1] 周衛，張堯，夏成軍，等.分布式發電對配電網繼電保護的影響[J].電力 系統保護與控制，2010，（38）.

[2] 馮希科，邰能靈，宋凱，等.DG 容量對配電網電流保護的影響及對策研 究[J].電力系統保護與控制，2010，（38）.

[3] 呂志鵬.含分布式發電的配電網電能質量綜合控制研究[D].長沙：湖 南大學，2010.