分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理的實踐體會

李明 張穎

（國網(wǎng)河南省電力公司方城縣供電公司，河南 方城 473200）

相對于城市而言，農(nóng)村地域更加廣闊，因此在用電方面較為分散，用電高峰負荷具有明顯的時段性、季節(jié)性，峰谷差異較大，符合三相平衡性較差，無功補償容量不足或不合理等，上述這些問題都是農(nóng)村電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象的原因。因此有必要對分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理中的應用進行分析研究，對于改善農(nóng)村供電質(zhì)量，滿足農(nóng)村用電需求具有重要的現(xiàn)實意義。

一、農(nóng)村電網(wǎng)低電壓分類及發(fā)生時段分析

電網(wǎng)低電壓以時間為主要分類依據(jù)，具體可分為三類，第一類是長期性低電壓，所謂長期性低電壓是指用戶低電壓狀況持續(xù)3個月以上，或者在日用電負荷高峰期內(nèi)，用戶低電壓情況持續(xù)6個月以上的一種低電壓現(xiàn)象。第二類是季節(jié)性低電壓，這種類電壓多發(fā)生在農(nóng)村春灌秋收、烤茶制煙等時期，具有一定的季節(jié)規(guī)律性、周期性。第三類是短時低電壓，這類低電壓主要是因為農(nóng)村居民臨時性進行負荷掛接、不規(guī)范用電引起的一種短時低電壓現(xiàn)象，具有一定的突發(fā)性及不確定性。農(nóng)村電網(wǎng)低電壓發(fā)生時段分布具有一定規(guī)律性，主要體現(xiàn)為兩方面，一是在農(nóng)村集中進行排灌期間，發(fā)生時段主要集中在每年的1至3月份、6至9月份、11至12月份，在上述月份中，農(nóng)村因農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，一般需要進行集中排灌，用電負荷較為集中，短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的用電量，與此同時，一些帶有排灌負荷的共用配電變壓器有可能處于滿載、過載問題，最終導致低壓線路的末端負荷存在比較低的供電電壓。另一方面，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展，農(nóng)民的生活水平不斷提升，農(nóng)村家用電器的數(shù)量增加迅速，使得農(nóng)村配電臺區(qū)的用電負荷快速增加，致使農(nóng)村日用電高峰時相對位集中。

二、分布式電源的設立

（一）能源供應

我國農(nóng)網(wǎng)主要通過10kV高壓母線配電，用電時間段性和季節(jié)時效性強，負荷分散且數(shù)量眾多，峰谷差值與電壓波動較大，所以將DG技術運用在農(nóng)網(wǎng)建設中意義重大，能夠有效的改善低壓地區(qū)供電質(zhì)量，降低電能消耗，達到提升電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和節(jié)能減排的目的。根據(jù)已有相關研究，適合在農(nóng)網(wǎng)推廣的新能源主要包括風能、太陽能以及微型燃氣輪機。通過對目前農(nóng)網(wǎng)實際情況的調(diào)研，太陽能光伏式發(fā)電與微型燃氣輪機更適和運用在南方農(nóng)網(wǎng)中。

（二）分布式電源應用情況

基于農(nóng)網(wǎng)的實地情況，宜選用混合供電系統(tǒng)作為分布電源。混合供電能源具有較高的系統(tǒng)實用性。使用混合供電能源系統(tǒng)能夠大幅度降低負載缺電率，改善在獨立系統(tǒng)中因為可再生能源收集的不穩(wěn)定性，混合系統(tǒng)選用技術經(jīng)濟指標性能較好的供電方案，形成多種能源互補形式的混合供電模式，開發(fā)了具有普遍適用性的系統(tǒng)。微電網(wǎng)是指獨立于主電網(wǎng)之外，有電源、儲能器、變壓器負載等一系列電網(wǎng)設備組成的微型局域發(fā)配電系統(tǒng)。相比于外部大電網(wǎng)而言，微電網(wǎng)可以看成一個個單一的可控單元，管理人員可以通過網(wǎng)絡拓撲結構主動管理配網(wǎng)，滿足微電網(wǎng)供電范圍內(nèi)用戶對電壓質(zhì)量及供電可靠性和安全性的要求。

三、分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)低壓治理中的作用

（一）分布式電網(wǎng)低壓治理中的分析

分布式電源一般是指規(guī)模較小，負責向當?shù)刎摵晒╇姡⑶夷軌蛑苯釉诋數(shù)嘏潆娋W(wǎng)上進行接入的一種電源裝置，一般包括兩種，即分布式發(fā)電裝置與分布式儲能裝置。分布式電源在配電系統(tǒng)中進行分散配置，對于配電線路的電壓具有重要的影響作用。

（二）分布式電源進行農(nóng)村配電網(wǎng)低壓治理措施

對于農(nóng)村低壓配電線路而言，有功功率大小與輸電線路本身的長度對于線路末端電壓有著較為明顯的影響，因此若僅僅依靠無功補償，則很難達到低壓治理要求。因此還需要對線路電阻參數(shù)及有功分量對線路末端電壓的影響加以充分的考慮，通過對供電線路進行改善優(yōu)化，即減少線路電抗與電阻。對于低壓配網(wǎng)來說，主要是減少線路電阻，需要結合電網(wǎng)實際，促進電網(wǎng)網(wǎng)架優(yōu)化，縮減供電半徑，增加導線的截面。分布式電源布置原則。配電網(wǎng)功率分布如圖1所示，其中，?表示負荷點，△表示電源點，在互相連接的兩條線路之中，比較粗的線路為主干線，如圖中的L1，較細的為分支線，如Pi、Pj。其中主干線L1的位置會對配電網(wǎng)絡損耗與電壓降落造成一定影響，因此在主干線位置確定方面，一般會以實際的負荷距為依據(jù)加以確定，在具體確定主干線時，應遵循負荷點至主干線的負荷距保持最小原則。

因此可以根據(jù)這一分布電源布置原則，在實際進行分布式電源在配電網(wǎng)布置過程中，應布置在負荷中心，從而使得配電網(wǎng)損耗最小，電壓降落也達到最小，促使農(nóng)村配電網(wǎng)低電壓問題在應用分布式電源的情況下得到妥善解決。促進功率分布優(yōu)化。在電力系統(tǒng)中，由于U2+DU遠遠比δU，那么電壓降落可由下列公式（1）表示。

（1）式中，R表示線路電阻，X表示線路電抗，U2表示負荷點電壓，Q2表示線路無功功率，P2表示有功功率。從（1）式中可知，線路的電壓降與線路無功功率呈正比，尤其是當電壓等級比較高時，相應的線路電抗較大，那么無功功率對于電壓的影響也就比較大。

結束語

隨著電力用戶對電能質(zhì)量要求的不斷提高，農(nóng)村“低電壓”問題已影響供電企業(yè)運營。分析和研究分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理中的作用，得到以下結論：分布式電源接入位置不同，低電壓治理效果不同。接入點靠近線路末端、線路越長，低電壓治理效果越明顯。在低壓配電網(wǎng)中接入分布式電源，可以避免在輸電線路上輸送無功，減少由輸送無功產(chǎn)生的功率損耗，提高電力系統(tǒng)運行效率。在農(nóng)村電網(wǎng)中接入分布式電源，可以顯著提高線路的末端電壓，滿足用戶負荷要求。