淺析分布式電源對低壓配電網線損的影響

王一博

淺析分布式電源對低壓配電網線損的影響

王一博

分布式電源已在全球范圍內得到許多人的重視。由于其特殊的連接形式，易受配電網的負荷分布影響。本文主要剖析分布式電源對低壓配電網線損的影響，按照負荷的均勻、遞增、遞減、等腰分布狀態進行合理仿真，從而掌握分布式電源影響低壓配電網線損的客觀規律，以期為相關工作開展提供必要的參考。

分布式電源 低壓配電網 線損

分布式電源通常都特指電量儲備小于50MW的電源裝置，通常可按分布式發電和儲能裝置來區別。現階段，市面上主要的分布式發電電源有以太陽能、風能、地熱為主要能源的發電站、微型燃氣輪機、采用生物能為主能源的發電裝置、燃料電池等。

一、分布式電源的工作原理及并網特點

分布式電源的工作原理為，在普通用戶負荷側進行安裝，在運行模式上可按獨立或并網兩種形式展開。如此靈活的工作模式能夠為不同區域和不同用戶提供輸電服務，不斷滿足增長型負荷需求。

低壓配電網常常采用閉環設計并以開環方式運行，其結構呈輻射狀。分布式電源并入低壓配電網后，在整個配電系統中對電網損耗分布產生了較深的影響，原屬單電源輻射性網絡的配電系統極易變為多節點的弱性網絡。一旦有用電負荷接入到配電系統后，系統電網損耗在所難免。在錯雜繁多的線路分布中，每一條支部損耗量取決于流經該線路的電流大小，也容易受系統各分支線路的電阻影響。因此，適當地減少支路電阻并控制流經線路的電流能夠緩解系統的電網損耗。而在用電負荷端加入分布式電源后，配電系統向該負荷輸送的電流就會相應減少，從而降低了網絡損耗。當然，分布式電源應接在用電負荷側的何處位置、需要提供多少容量，都會影響分布式電源對電網線損。

二、低壓配電網不同負荷分布模型

要分析低壓配電網的不同負荷分布模型，需要建立必要的數學分析。配電系統線路的單位長度所具備的阻抗為Z=r+jx。我們將輸電線路中某點X處的負荷電流記為ρ（x），將用戶饋線某處流往線端的總電流為I（x），則將線端A記作電流始端，線端B記作數學模型計算的原始零點。對于均勻負荷而言，分布式電流未接入系統前，總電流和損耗為：

如選擇在線路的K處接入分布式電源，電源電流為，則饋線某處X的總電流為：

則能夠得出當前線路的損耗總量為：

上述計算是建立負荷模型求分布式電源接入前和接入后的損耗，借助這樣的思想，可求出遞增、遞減、等腰三種類別的負荷模型下分布式電源的接入前后損耗變化。

通過分析可知，當分布式電源要想獲得最優接入位置和容量時，應該做到接入前后的損耗差值最小，即存在更客觀的約束條件。

通過必要的優化計算，比較分布式電源接入到以均勻負荷、遞增負荷、遞減負荷、等腰負荷等分布模型的最優位置和容量，分布式電源接入到低壓配電網中所產生的線損將受到接入位置與容量的影響，只有積極掌握正確的分布式電源接入方式，才能更合理地控制系統出現的線損。

三、低壓配電網線損的仿真分析

分布式電源接入不同負荷分布狀態后，能夠產生不同的線路損耗影響，可以進一步通過仿真實驗來完成。我們可以假設在一段距離的電網線路中，擁有如圖1所示的阻抗網絡拓撲。該網絡中共有5段節點，如果我們設各節點之間的阻抗為Z=r+jx=0.2+0.415，并設總的負荷量為3.878兆瓦。

圖1 低壓配電網的阻抗網絡拓撲圖

將接入點控制在圖1中的不同節點處后，接入容量分別按照當前低壓配電網總負荷的15%、30%、60%、100%、200%來計算，借助專業軟件Matlab來仿真。因此，各接入容量的分布式電源在不同節點處，實現不同負荷分布狀態下的能耗狀況呈現均勻態、遞增態、遞減態和等腰態。分布式電源的接入容量與低壓配電網之間的總負荷進行比較時，當前者小于后者時，應該適當地增加分布式電源來有效降低低壓配電網的有功網絡損耗。而當前者大于后者時，應該適當地增加分布式電源來有效增加低壓配電網的有功網絡損耗。而分布式電源并網接入后能夠對低壓配電網產生多少影響，直接與接入位置距離電源的相對距離成比例變化關系。一般情況下，如果分布式電源的接入位于主網干路的1/2距離至2/3的距離中，抑制線損的效果將達到最佳。當然，分布式電源并網對低壓配電網產生影響還與接入容量成比例變化關系。通常，分布式電源接入容量達到總負荷的位主網干路的2/5或4/5時，抑制線損的效果將達到最佳。

綜上所述，分布式電源接入低壓配電網絡后產生的線損效果可以得到有效的控制。若分布式電源的容量僅為低壓配電網總負荷的3/5，同時對于分布式電源的接入位置距離主干線末端更近，則能夠產生更好的減損效果，同時處于均勻態、遞增態、遞減態、等腰態等不同分布模型中的減損效果也彼此相近。若分布式電源的容量介于低壓配電網總負荷的3/5以上，并與低壓配電網總負荷相等時，選擇距離主干線1/3到2/3的位置接入分布式電源，則能夠產生更良好的減損效果。在此情況下，若要靠近主干線始端或末端接入分布式電源，則會減少減損效果。若分布式電源的容量大于低壓配電網總負荷，特別是超過1.5倍后，接入分布式電源必然擴大低壓電網系統的有功損耗，若要靠近主干線末端，則這樣的有功損耗必然明顯增加。

四、結語

分布式電源接入低壓配電網絡后，勢必影響配電系統的效能分布，使得整個系統的損耗增加。只有積極定量分析分布式電源對低壓配電網絡的影響，才能更好地擴大分布式電源的性能優點。要特別注意的是，在配電網絡中接入單個分布式電源與多個分布式電源所產生的影響是不一致的。本文的研究能夠為分布式電源規劃提供有力的理論指導與實際指導。

（作者單位為國網安徽省電力公司宿州供電公司）

［1］ 李健，林聲宏，肖勇，黨三磊.分布式電源對低壓配電網線損影響的研究［J］.電器與能效管理技術，2015（5）：49-52.

［2］ 趙素靜.分布式電源接入對配電網影響及應對措施［J］.科研，2016（11）：191.

王一博（1989—），男，河南商丘人，本科，助理工程師，主要研究方向：電力營銷。］