關于分布式電源的配電網供電能力探討

王磊 鄭冬雨 張藝菲

【摘 ?要】能源與環境問題日益嚴峻，使得新能源發展步伐不斷加快。基于新能源開發利用的分布式電源接入配電網后，在一定程度上能夠提高供電能力，緩解供電壓力。然而，這不僅引入了新節點類型，對配電網潮流算法提出新要求，其出力的間歇性與波動性也影響配電網供電。供電能力是一項能夠體現配電網安全性、經濟性和可靠性的技術指標，是電力部門用以指導電網規劃建設的參考。本文主要針對分布式電源的配電網供電能力進行了探討。

【關鍵詞】分布式電源;配電網;供電能力

分布式電源（DistributedGeneration，DG）在能源領域的應用不斷增加，同時DG出力的間歇性和隨機性給配電網的運行帶來了新的問題，如何準確對含DG的配電網供電能力進行分析有著重要意義。

目前，學者們對配電網的最大供電能力（Totalpower-SupplyCapability，TSC）研究主要分為兩類：一類是考慮“N-1”安全準則的配電網供電能力研究，此類主要考慮主變站內互聯、變電站站間互聯和饋線互聯等因素;不考慮“N-1”安全準則的配電網供電能力研究方法主要是容載比法，它以容載比作為配電網供電能力評估指標，此法的計算結果較粗略。目前，學者們對含DG的配電網供電能力研究仍較少，主要存在的問題是DG功率傳輸的間歇性和隨機性給配電網TSC帶來了新的問題。

一、DG出力模型

二、含DG的配電網TSC分析

含DG的配電網的負荷轉供方式、研究對象電壓等級和安全準則做出如下假設：

1）負荷轉供方式：本文僅考慮站內和站間負荷的一次轉供，不考慮多次轉供。

2）研究對象：假定研究配電網對象為同電壓等級，不考慮輸電網架的供電能力及轉供能力。

3）安全準則：考慮主變、DG和聯絡線滿足N-1安全準則。

2.1含DG的配電網最大供電能力模型建立

約束條件包括：

（1）主變N-1安全約束

1）負荷轉供等式約束

式中，Tii表示主變i發生N-1故障時向互聯DG轉移負荷的大小;Tij表示主變i故障時向主變j轉移負荷的大小; 分別表示與主變i站內聯絡的主變集合和站間聯絡的主變集合;ΩT表示配電網內的所有主變集合。

2）負荷轉供不等式約束

式（4）表示互聯DG接受故障主變i轉移負荷后，所帶負荷不超過DG額定容量;式（5）表示站內聯絡主變j接受故障主變i轉移負荷后，所帶負荷不超過主變j額定容量的k倍和分布式電源j容量之和;式（5）中，k為主變短時運行過載系數，依據導則，k可從1.0到2間取值，站間轉供不考慮過載。式（6）表示站間聯絡主變j接受故障主變i轉移負荷后，所帶負荷不超過主變j額定容量和分布式電源j容量之和。

（2）DG的N-1安全約束

式（7）表示DG發生故障后，其所帶負荷轉移到與其互聯主變上，DG所帶負荷和主變負荷之和小于主變容量的k倍。

（3）聯絡線容量約束

式中，cij表示主變i與主變j間聯絡線的極限容量。式（8）表示站間轉移負荷不超過站間聯絡線的極限容量。

2.2 TSC模型求解

對各主變進行負載均衡，引入主變負載率均衡度概念，記θ。各主變應滿足

式中， 表示各主變負載率的平均值。引入式（9）后，配網TSC求解由多變量多約束的線性規劃問題變為非線性問題，本文利用最優化求解軟件Lingo.11。

三、算例分析

3.1算例系統

算例系統如圖所示。變電站主變數據如表1所示。各分段母線依次編號為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。各饋線容量均為10.4MV·A。主變負載率均衡度θ取e-3，主變短時運行過載系數k=1。

如圖1所示，將10MV·A的DG接入系統，分別設定以下6種方案：

1）情形1：10MV·A的DG全部配置于母線Ⅰ;

2）情形2：10MV·A的DG全部配置于母線Ⅲ;

3）情形3：10MV·A的DG全部配置于母線Ⅴ;

4）情形4：分別配置5MV·A于母線Ⅰ、Ⅲ;

5）情形5：分別配置2MV·A于母線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ;

6）情形6：分別配置2MV·A于母線Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。

上述方案中，情形1、情形2和情形3屬于集中配置，情形4、情形5和情形6屬于分散配置。

3.2算例分析

針對上述6種情形，計算結果如表2所示。

由表2中結果可知，分散配置整體TSC要優于集中配置，因此，DG接入系統時需要進行分散優化配置，更易于負荷轉供。

結語

綜上所述，本文提出了基于N-1的含DG的配電網供電能力分析方法，綜合考慮主變N-1約束、DG的N-1約束和聯絡線容量約束，求取結果清晰且準確。合理的對DG進行分散配置有利于提高配電網的最大供電能力，在實際系統中需綜合考慮各種DG接入情形，綜合比較供電能力，進而找出最優解。

參考文獻：

[1]龍禹，王小英，周琪，等.考慮最大供電能力指標約束的配電網降損重構[J].電力系統及其自動化學報，2017，29（3）：131-134.

[2]葉莘，韋鋼，馬雷鵬，等.含分布式電源的直流配電網供電能力評估[J].電力系統自動化，2017，41（9）：58-64.

（作者單位：國網盤錦供電公司）