含分布式電源的配電網研究綜述

劉 蕾，王 天

（1.青島大學 電氣工程學院，山東 青島 266071；2.國網山東省電力公司平原縣供電公司，山東 德州 253100）

0 引 言

隨著新能源并網發電的飛速發展，分布式電源（Distributed Generation，DG）在電力系統中的應用越來越廣泛。相較于傳統電源，分布式電源更接近用戶群體，使其可以根據用戶的實際情況進行調節，節約電網建設成本，彌補集中發電的缺陷，為電力用戶提供不間斷供電，給電網建設帶來了良好的經濟效益和社會效益。同時，大規模分布式電源并入配電網，使系統電壓分布和潮流走向發生了變化[1]，增大了配電系統的復雜性和不確定性，進而影響配電網的網損情況。綜上所述，本文從分布式電源接入配電網后對其的影響和線損分攤兩方面入手，充分闡述分布式電源與配電網之間的聯系和配電網線損分攤新趨勢，希望可以為配電網的管理工作提供一定的技術支持與幫助。

1 分布式電源接入對配電網的影響

分布式電源因其清潔、效率高以及靈活等特點被廣泛應用于配電網，但DG的接入勢必會對配電網的電壓、潮流分布以及短路電流等相關參數產生影響。這主要體現在配電網中分布式電源之間相互獨立，電氣銜接不夠緊密，用戶能夠根據自身需要調整電源的輸出功率，減少供電企業在輸配電環節產生的電能損耗，同時帶來了諸多負面影響。分布式電源與傳統的集中式電源相比，分布更分散，給供電企業的管理和調度帶來了嚴峻挑戰。在電能相對充足的地區，如果分布式電源發出的電能不能被及時消納或是并入配電網，將會產生棄光、棄風等現象[2]。

1.1 分布式電源接入配電網的模式

1.1.1 低壓分散接入

低壓分散接入是一種常見的分布式電源接入配電網模式。該種模式主要針對規模較小的電源，接入電壓等級一般為380 V。對于這種接入方式，分布式電源與負荷之間經過的配電環節較少，可以發揮分布式電源并網靈活、發電方式多樣的優點，缺點是使配電網故障檢修排查變得困難，配電系統的調度方式實現也存在一定的難度。

1.1.2 中壓分散接入

與低壓分散接入配電網類似，這種方式是通過容量中等的配電變壓器低壓側并入配電網。它的整體穩定性和容量與低壓分散接入相比會更高，投資成本也會相應增加。

1.1.3 專用線路接入

專線接入是指在分布式電源容量較大時，為了降低對電能質量的影響，會選擇一種專線接入的方式提升系統的穩定性。專線接入是指分布式電源系統通過變電站中低壓母線接入配電網。雖然接入容量受變電站容量的限制，但是接入電壓相對穩定，適合大容量分布式電源并網。需要注意，在選擇不同類型方式接入配電網時，必須滿足不會越級到上一電壓等級線路送電的基本原則，否則會出現穩定性下降的情況[3]。

1.2 分布式電源對配電網潮流的影響

常規配電網線路潮流一般是從變電站低壓側母線流向各負荷節點，即單向流動。當分布式電源系統接入配電網后，從根本上改變了傳統的系統潮流流向，使系統潮流變為雙向流動。分布式電源在向電網傳輸電能時，根據電源和負荷節點的物理位置關系，線路各點的潮流可能變大也可能變小。當分布式電源的輸出功率大于所帶負荷時，線路某些部分可能會出現反向潮流。由于光伏、風電等系統的輸出受光照、風力等自然因素的影響較大，因此分布式電源的輸出功率很不穩定，給配電網的調度帶來了極大困難，使得無法預測潮流。如果從分布式電源流向配電變壓器的反向潮流過大，上級變電站主變壓器可能會過負荷，導致變電站低壓側母線電壓越限，從而影響系統的安全穩定運行[4]。

1.3 分布式電源對配電網穩定性影響的分析

當接入的部分發生系統故障時，分布式電源可以通過單獨供電的方式為停電的用戶供電，這對于一些非常重要的企業以及單位具有重要作用。此外，一些分布式電源在并網過程中可能需要可靠性評估，這時會出現一些其他影響因素，如孤島效應、輸出功率不穩定問題等。分布式電源接入配電網會抵消一部分線路上的負荷，因此會影響線路負載率。在線路不同位置接入，對線路負載率穩定性的影響不同。研究中模擬了一個固定容量的分布式電源光伏，分別通過不同專線接入10 kV配電變壓器，然后統計不同位置接入對負載率的影響，結果如圖1所示。

圖1 不同接入位置時各段線路負載率

由圖1可見，在線路末端靠近負荷處接入分布式電源，負載率更合理，電網更穩定。

2 線損分攤方法

輸電網的損耗在電力市場交易中只占全部成本的很小一部分，但在配電網中對用戶或具體交易帶來了很大影響。如何對網損進行公平、合理、有效的分攤，是目前供電企業面臨的主要問題。當前，國內外線損分攤方法的研究主要歸為3類——比例分攤、敏感系數分析和市場經濟。

2.1 比例分攤

比例分攤包括平均網損系數法和潮流追蹤法，其中平均網損系數法是電網企業最先使用的網損分攤方法。它將網損按平均分攤的思想在各負荷用戶間進行分攤，簡單易懂，但不能實現雙向分攤，不適用于DG并網系統[5-6]。潮流追蹤法在系統潮流分布基礎上，按一定比例確定各發電節點輸出功率所占比重以及各負荷節點所吸收的功率由哪些電源點提供，并作為線損分攤的依據。此方法在含分布式電源的配電網中具有廣闊的應用前景[7]。

2.2 敏感系數分析

敏感系數分析包括邊際網損系數法和耗損微增率法兩種。邊際網損系數法是將全網線損分攤給發電機和負荷節點，能夠體現各節點對網損的微增成本信息，具有很高的經濟指導價值，被廣泛應用于電力市場的線損分攤。耗損微增率法通過分布式電源并網的潮流路徑對系統功率的影響程度確定所需分攤的線損量。該方法把DG的接入當成一路普通電源的接入，利用DG并網位置、并網容量的變化對線損影響進行線損分攤。

2.3 市場經濟

市場經濟包括短期邊際成本法、節點定價法和基于博弈論的線損分攤方法。短期邊際成本法是將輸電網的線損并入輸電成本來實現網損分攤。采用此方法在得到DG并網系統運行的經濟信號的同時還能用作DG的并網規劃。節點定價法是指系統某節點新增1 MW電量所需的系統邊際成本。該方法能夠量化DG對配電網的貢獻，優化DG布局結構，推動DG良性發展。基于博弈論的線損分攤方法可將配電網線損問題轉化為合作博弈問題，將線損降到最低，實現最大化的社會效益。目前，這3種方法都需要進一步的深入研究，以便更適用于含DG的配電系統。

DG的大規模并網使線損分攤工作越來越復雜，未來線損分攤在考慮DG對配電網的影響、配電網運行經濟性的基礎上，可從改進傳統線損分攤方法入手，在計算總線損的過程中把DG并入潮流計算，進而使傳統線損分析方法更加完善。另外，可以從一個全新的角度考慮含DG的線損分攤，從而制定出一個讓電網企業和分布式電源投資者都滿意的方案，是未來DG并網下的一個重要研究方向。

3 結 論

分布式電源作為現代電力系統的重要組成部分，具有廣闊的應用前景。本文首先分析分布式電源接入配電網對電壓及潮流的影響，然后從比例分攤、敏感系數分析和市場經濟等角度分析傳統線損分攤方法，并提出未來線損分攤新趨勢。當下，分布式電源正大規模并網，希望含DG配電系統能夠更加穩定和經濟，從而實現更加合理、有序發展。