新能源接入對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的影響分析

詹并

摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，新能源的應(yīng)用勢(shì)在必行，國(guó)外的一些相關(guān)領(lǐng)域在主動(dòng)配電網(wǎng)與分布式發(fā)電的影響因素上進(jìn)行了分析和研究，從在電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)劃以及管理控制方面分別對(duì)分布式能源的接入所產(chǎn)生的影響進(jìn)行了討論、研究，并提出了相對(duì)應(yīng)的解決方案設(shè)想。

關(guān)鍵詞：新能源；主動(dòng)配電網(wǎng)；分布式發(fā)電；電力負(fù)荷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM61 文章編號(hào)：1009-2374（2016）15-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.014

隨著我國(guó)當(dāng)代社會(huì)城鎮(zhèn)化、現(xiàn)代化、信息化以及工業(yè)化形態(tài)發(fā)展進(jìn)程的快速深化，10kV配電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行使用過程中接連展現(xiàn)了一系列的具體技術(shù)問題，形如供電企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)能力現(xiàn)狀與國(guó)民實(shí)際用電需求之間的矛盾，電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷承載能力與實(shí)際負(fù)載強(qiáng)度的矛盾，負(fù)荷中心與電能配送中心之間的矛盾等。這些問題的存在給我國(guó)現(xiàn)代電力能源工業(yè)的發(fā)展造成了嚴(yán)重的不良影響，有鑒于此，本文將針對(duì)10kV配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)呐渲脙?yōu)化展開簡(jiǎn)要的論述。

1 開展10kV配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償工作的技術(shù)必要性

從21世紀(jì)初期起訖，我國(guó)在開展經(jīng)濟(jì)社會(huì)綜合建設(shè)發(fā)展事業(yè)的過程中，開始逐步提升對(duì)電力能源輸送技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化改造工作的重視力度。從2005年開始，電網(wǎng)改造工作正式被列入中央政府基本國(guó)家發(fā)展事業(yè)項(xiàng)目體系之中，并逐步在全國(guó)各地區(qū)開展實(shí)踐。

隨著我國(guó)最新一輪城市電力能源輸送技術(shù)網(wǎng)絡(luò)改造工作的完成，我國(guó)現(xiàn)代城市的電力能源輸送工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展工作，呈現(xiàn)出日臻完善的客觀態(tài)勢(shì)。由于數(shù)量龐大的10kV配電變壓器設(shè)備在我國(guó)城市電力能源輸送技術(shù)系統(tǒng)中的安裝應(yīng)用，有效減短了城市電力能源輸送網(wǎng)絡(luò)主線干線結(jié)構(gòu)的總體長(zhǎng)度，提升了我國(guó)城市電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)在應(yīng)用層次的靈活度，規(guī)避了因局部技術(shù)構(gòu)件故障或者是損壞現(xiàn)象引致的大范圍用電中斷或者是癱瘓現(xiàn)象。與此同時(shí)，大量配電變壓器設(shè)備在城市電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)中的安裝應(yīng)用，也將會(huì)大幅擴(kuò)展城市輸配電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)空載電壓的消耗水平，增大城市配電網(wǎng)絡(luò)無(wú)功損耗的規(guī)模，引致我國(guó)城市輸配電事業(yè)在實(shí)施過程中的總體能量消耗水平加大以及輸電線路額總體功率因素水平大幅降低。在這樣的技術(shù)環(huán)境之下，如果不針對(duì)城市輸配電網(wǎng)絡(luò)展開無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)處理，將會(huì)導(dǎo)致城市配電線路和配電變壓器設(shè)備消耗較大數(shù)量規(guī)模的待輸送電能，干擾城市輸配電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的正常使用，給我國(guó)城市電力能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

與此同時(shí)，在我國(guó)當(dāng)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)事業(yè)不斷取得全新發(fā)展成果的歷史條件下，國(guó)人的基本物質(zhì)生活條件始終處于不斷改善的歷史過程之中。在國(guó)人家用電器設(shè)備配置數(shù)量以及使用頻率不斷提升的條件下，城市電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際承載的用電功率消耗強(qiáng)度也處于不斷遞增的態(tài)勢(shì)之中，給城市配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了強(qiáng)烈的技術(shù)負(fù)荷，直接引致城市供電公司配電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中的公用變壓器設(shè)備低壓側(cè)功率降低到極低值。在這種技術(shù)環(huán)境之下，城市供電公司的技術(shù)設(shè)備終端實(shí)際對(duì)外輸送和提供的電力能源產(chǎn)品數(shù)量，不能充分滿足用戶的實(shí)際電能產(chǎn)品需求，配電線路在完成電力能源輸送任務(wù)過程中產(chǎn)生的電能損失，導(dǎo)致輸電線路出現(xiàn)了明顯劇烈的熱效應(yīng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了輸電線路基本組件的技術(shù)使用壽命，增加了城市電力能源輸送事業(yè)開展過程中的經(jīng)濟(jì)損失水平。為有效減緩和克服上述問題，要求在城市電能輸送網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過程中，適當(dāng)實(shí)施一定程度的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)處理，在中央政府約制的供電技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，最大限度地降低10kV配電網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際使用過程中的電能消耗損失數(shù)量，為城市居民性或者是企業(yè)性客戶正常用電需求的滿足構(gòu)筑充足的技術(shù)基礎(chǔ)。

為切實(shí)解決電力能源在具體空間分配角度的格局安排，在實(shí)際運(yùn)用10kV配電網(wǎng)開展供電活動(dòng)的過程中，往往出于滿足客戶個(gè)性化用電需求的原則，針對(duì)不同的城市空間區(qū)位和不同的客戶對(duì)象，開展差別化的電力能源負(fù)載強(qiáng)度分配。這種做法引致了10kV配電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)在無(wú)功損耗分配方面的非均衡性，給10kV配電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行使用帶來(lái)了明顯的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，在一定程度上影響了部分城市用電客戶在電力能源產(chǎn)品消費(fèi)應(yīng)用過程中的總體感受。

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段城市配電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，因多種技術(shù)因素所引致的電能損失和大規(guī)模功率消耗現(xiàn)象，要求電力能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)工作人員必須采取有針對(duì)性的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)措施，重點(diǎn)規(guī)避因輸電技術(shù)網(wǎng)絡(luò)本身功率問題所引致的無(wú)功性能源消耗問題，并以此逐步提升城市10kV配電網(wǎng)的技術(shù)效率，提升電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性水平，改善供電企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>

圖1表示了正弦式交流電電路結(jié)構(gòu)中電阻工件R，電抗工件X1-XC以及復(fù)阻抗工件Z三者之間的基本技術(shù)約制關(guān)系。在電路負(fù)載結(jié)構(gòu)中不包含電抗元件的條件下，交流電壓參數(shù)與交流電流參數(shù)之間具備同相位角關(guān)系，電路的負(fù)載結(jié)構(gòu)中將不會(huì)出現(xiàn)無(wú)功功率。在電路負(fù)載結(jié)構(gòu)中只包含感性電學(xué)元件的條件下，負(fù)載結(jié)構(gòu)將會(huì)消耗無(wú)功功率。在電路負(fù)載結(jié)構(gòu)中只包含容性電學(xué)元件的條件下，負(fù)載結(jié)構(gòu)將引致無(wú)功功率的產(chǎn)生。

正弦交流電路的功率因數(shù)通常由復(fù)阻抗角的余弦函數(shù)值cosφ表示。功率因數(shù)通常由電路負(fù)載結(jié)構(gòu)的技術(shù)性質(zhì)，通常受電源的頻率特征影響，但是不受電源中的電壓和電源參數(shù)的強(qiáng)度變化影響。

電力能源輸送網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行過程中，需要同時(shí)承載有功功率和無(wú)功功率，功率因數(shù)的實(shí)際計(jì)算值為電網(wǎng)有功功率與視在功率之間的比值，即：

在電網(wǎng)的有功功率P保持不變的技術(shù)條件下，如果電網(wǎng)線路中的無(wú)功功率強(qiáng)度Q處于不斷增加狀態(tài)，勢(shì)必會(huì)引致功率因素計(jì)算值cosφ處于不斷降低狀態(tài)，繼而引致視在功率呈現(xiàn)不斷增加的變化趨勢(shì)。

由于輸電線路中實(shí)際功率水平呈現(xiàn)的不斷降低趨勢(shì)，為了保證電路中的所有負(fù)載設(shè)備維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，勢(shì)必要求針對(duì)發(fā)電設(shè)備和輸電設(shè)備實(shí)施容量擴(kuò)展增技術(shù)改造，這種改造行為大幅提升了電力能源生產(chǎn)和配送系統(tǒng)的損耗水平，提升了我國(guó)輸配電企業(yè)的成本投入規(guī)模。

在傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，通常將感性負(fù)載構(gòu)件和電容器構(gòu)件實(shí)施并聯(lián)。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的主要目的在于提升輸配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)，而想要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)功率因素水平的提高，其基本原則是保證不能對(duì)電路中負(fù)載結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)產(chǎn)生不良影響，保證實(shí)際提供給電路負(fù)載結(jié)構(gòu)的電壓強(qiáng)度穩(wěn)定不變，維持負(fù)載結(jié)構(gòu)有功功率水平的穩(wěn)定。并且在實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償處理的過程中，還要保證補(bǔ)償電路在配電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)上的加載不會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的有功功率水平造成影響。

3 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕緦?shí)施方式

3.1 低壓集中補(bǔ)償方式

低壓集中補(bǔ)償方式指的是針對(duì)配電變壓器設(shè)備的低壓側(cè)，開展集中式無(wú)功補(bǔ)償處理。補(bǔ)償過程中應(yīng)用的主要技術(shù)器具是由計(jì)算機(jī)實(shí)施控制的低交流電壓并聯(lián)式電容器柜。通過對(duì)配電變壓器設(shè)備低壓側(cè)的集中補(bǔ)償，能夠有效提高變配電技術(shù)設(shè)備的功率因數(shù)水平，促進(jìn)無(wú)功平衡技術(shù)條件的順利實(shí)現(xiàn)。同時(shí)促進(jìn)配電變壓器設(shè)備和配電網(wǎng)絡(luò)整體電能損耗水平的降低，為用戶提供穩(wěn)定的供電電壓。但是，這種無(wú)功補(bǔ)償方式在針對(duì)輸配電技術(shù)系統(tǒng)的無(wú)功率現(xiàn)象實(shí)施改善的過程中，往往不能取得預(yù)期的效果。

3.2 變電站集中補(bǔ)償方式

變電站集中補(bǔ)償方式的主要技術(shù)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功平衡技術(shù)狀態(tài)建設(shè)。其主要補(bǔ)償技術(shù)裝置在發(fā)揮技術(shù)作用之前，需要借助變電站10kV母線構(gòu)件實(shí)現(xiàn)相互連接，實(shí)際應(yīng)用設(shè)備除包含同步調(diào)相機(jī)以及并聯(lián)電容器之外，還涉及精致補(bǔ)償器。這種無(wú)功補(bǔ)償方式重點(diǎn)致力于輸電網(wǎng)絡(luò)功率因素的完善，提升電網(wǎng)輸送結(jié)構(gòu)終端位置變電所內(nèi)設(shè)備承載的電壓強(qiáng)度，并針對(duì)主變壓器的無(wú)功損耗現(xiàn)象完成補(bǔ)償。這一補(bǔ)償技術(shù)方式的主要缺陷在于不能有效降低配電網(wǎng)絡(luò)的整體能耗水平。

3.3 桿上無(wú)功補(bǔ)償方式

這種補(bǔ)償方式就是要引入采用10kV戶外并聯(lián)電容器工件，通過將這一工件安裝在輸電線的鐵塔結(jié)構(gòu)之上，并以此提升配電網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低輸電過程中的無(wú)功性電能損耗，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)目標(biāo)。這一補(bǔ)償方式的主要技術(shù)缺陷在于應(yīng)用靈活性及技術(shù)適應(yīng)性差，且在實(shí)際應(yīng)用過程中往往還會(huì)招致安裝環(huán)境、自然條件等外部因素的不良制約。

3.4 用戶終端分散補(bǔ)償方式

這是直接針對(duì)電力能源產(chǎn)品用戶的負(fù)載結(jié)構(gòu)終端點(diǎn)位實(shí)施的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)處理行為，能夠?qū)崿F(xiàn)維持用戶用電電壓參數(shù)強(qiáng)度平衡，降低電能輸送過程中的能量損耗的技術(shù)目標(biāo)。這種無(wú)功補(bǔ)償方式在使用過程中，需要依照配電變壓器設(shè)備低壓側(cè)的最大無(wú)功需求，來(lái)確定實(shí)際的安裝容量參數(shù)控制水平。其最大的技術(shù)缺陷在于將多個(gè)配電變壓器同時(shí)放入低壓負(fù)荷波動(dòng)的不同時(shí)段，將會(huì)引致較大數(shù)量的電容器負(fù)載設(shè)備處于閑置狀態(tài)，嚴(yán)重降低了技術(shù)設(shè)備對(duì)象的實(shí)際利用率。

4 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)化實(shí)施方式

4.1 隨機(jī)補(bǔ)償

將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)實(shí)施并行連接處理，在此基礎(chǔ)上將控制裝置、電動(dòng)機(jī)以及保護(hù)裝置三個(gè)技術(shù)部件同時(shí)實(shí)施投切操作，并以此實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償預(yù)期技術(shù)功效。隨機(jī)補(bǔ)償技術(shù)模式本身具備成本低廉、設(shè)備占地面積小、安裝操作簡(jiǎn)便、技術(shù)穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 跟蹤補(bǔ)償

運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償投切裝置，將低壓電容器組與配電變壓器設(shè)備的低壓側(cè)實(shí)施并行連接，繼而實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)功效。這一技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)展?fàn)顟B(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤，在使用層次具有簡(jiǎn)便性，補(bǔ)償效果較好，其缺陷在于成本較高，技術(shù)裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且具備一定的發(fā)展局限性。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)10kV配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化配置問題，本文從四個(gè)具體角度展開了具體分析，針對(duì)深刻影響我國(guó)城市供電事業(yè)良好發(fā)展的無(wú)功電能消耗問題，做好無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)裝置的配置和優(yōu)化工作，對(duì)于10kV配電網(wǎng)基本技術(shù)功能的順利發(fā)揮具備深刻的保證作用。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）