分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的思考

張 英

（國網(wǎng)四川省電力公司涼山供電公司，四川 西昌 615000）

0 引 言

正是基于分布式電源的應(yīng)用和處理，實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)從無源網(wǎng)絡(luò)體系轉(zhuǎn)變?yōu)橛性淳W(wǎng)絡(luò)模式的目標(biāo)，同時(shí)其運(yùn)行過程會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的安全形成作用。為了有效提升兩者協(xié)同管理的實(shí)效性，合理性落實(shí)分布式電源和配電系統(tǒng)并網(wǎng)處理工作較為關(guān)鍵。

1 分布式電源概述

1.1 內(nèi) 涵

分布式電源主要指的就是基礎(chǔ)功率參數(shù)為數(shù)千瓦到50兆瓦的小型模塊式獨(dú)立電源，且電源能實(shí)現(xiàn)和周圍環(huán)境的兼容處理[1]。需注意，分布式電源最大的特點(diǎn)就是自身的電源體系規(guī)模較小，并且能更加貼近用戶，從而建立完整的負(fù)荷供電機(jī)制和電能輸出機(jī)制，在一定程度上提升電能管理工作的綜合效率。

1.2 分 類

目前，較為常見的分布式電源主要分為如下幾類（見表1）。

表1 分布式電源類型一覽表

第一，風(fēng)力發(fā)電主要是結(jié)合風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電處理，是目前市場(chǎng)中技術(shù)較為成熟且規(guī)模化商用的發(fā)電技術(shù)模式。主要是在風(fēng)力作用下，實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪機(jī)葉片上轉(zhuǎn)矩的控制，確保能推動(dòng)輪轂裝置，正是借助齒輪箱高速軸、剎車盤以及異步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接作用實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電。

第二，太陽能光伏發(fā)電主要利用的是半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪繕?biāo)。例如，我國敦煌8 000 kW光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)順利建成，能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)光伏處理工作，裝機(jī)容量達(dá)到 8000 kW，年均發(fā)電量實(shí)現(xiàn)1.28×107kW。此外，我國深圳已經(jīng)建成的國際園林花卉博覽園標(biāo)志性屋頂能實(shí)現(xiàn)發(fā)電總量1 MW的目標(biāo)，和深圳電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，年送電量達(dá)到1.00×107kW，系統(tǒng)自身配置了24個(gè)容量從2.5～90 kW不等的逆變器結(jié)構(gòu)，有效降低了成本，也能建立自動(dòng)控制機(jī)制[2]。

第三，微型燃?xì)廨啓C(jī)是借助天然氣、甲烷等燃料形成的超小型燃?xì)廨啓C(jī)，能將滿負(fù)荷運(yùn)行效率控制在30%，真正建立熱電聯(lián)產(chǎn)的運(yùn)行模式，整體效率也能優(yōu)化75%左右。微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)應(yīng)用的過程中，開始借助高周波交流電配以高壓直流電，有效實(shí)現(xiàn)交流電的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)速達(dá)到50 000～120 000 r/min[3]。

2 分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行處理方式

在全面分析分布式電源和配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行處理工作效率的過程中，要結(jié)合對(duì)應(yīng)的分析模式和路徑開展針對(duì)性判定。需注意，負(fù)荷的接入必然會(huì)對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生損耗，而對(duì)應(yīng)的損耗數(shù)值要結(jié)合支路電阻、流經(jīng)電流進(jìn)行綜合判定。因?yàn)橐呀?jīng)建成的配電網(wǎng)對(duì)應(yīng)電阻固定不變，所以此時(shí)引入分布式電源，最大的影響源就是支路電流，系統(tǒng)負(fù)荷為=PL+jQL，其中，PL表示的是負(fù)荷消耗的有功功率，QL表示的是負(fù)荷消耗的無功功率。為了進(jìn)一步提升并網(wǎng)運(yùn)行的效率，要對(duì)系統(tǒng)化參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督和管理，提升對(duì)應(yīng)分析模式的合理性和標(biāo)準(zhǔn)化水平[4]。

2.1 合理性計(jì)算網(wǎng)損

為了維持分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的效果，要積極整合具體應(yīng)用路徑，從根本上提高并網(wǎng)運(yùn)行的應(yīng)用效益，一定程度上打造量化分析的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)重構(gòu)管理工作的合理性發(fā)展。目前，較為有效的網(wǎng)損分析和計(jì)算方式就是潮流分析。尤其是在分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行后，含有分布式電源的配電系統(tǒng)就已經(jīng)不再是單一化的電源放射狀網(wǎng)絡(luò)模式。為了提升改進(jìn)機(jī)制的時(shí)效性，要平衡節(jié)點(diǎn)和PQ節(jié)點(diǎn)，從根本上完善頻率調(diào)節(jié)工作，從而針對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析[5]。

首先，風(fēng)力發(fā)電多數(shù)都是異步發(fā)電機(jī)，自身并不會(huì)產(chǎn)生無功功率，往往都是從電網(wǎng)中吸收無功功率。因此，為了有效降低風(fēng)力發(fā)電的網(wǎng)損效果，就要在機(jī)端進(jìn)行電容器的補(bǔ)償處理，應(yīng)用電容器組完成分組投切的自動(dòng)化處理工序，一定程度上維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率因數(shù)的基本要求，并提升控制效果，在并聯(lián)電容器組進(jìn)行補(bǔ)償處理后，功率在0.98以上，即＞0.98，并且φ＜0，并聯(lián)電容器組組數(shù)按照[n]=。

其次，光伏發(fā)電在并網(wǎng)后能在功率因數(shù)為1的狀態(tài)下運(yùn)行，因此要借助控制逆變器對(duì)其有功功率進(jìn)行補(bǔ)償處理，確保電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性；在利用限定輸出逆變器完成建模的同時(shí)，發(fā)揮電流控制型和電壓控制型處理工序的合理性，從根本上提高應(yīng)用并網(wǎng)電壓潮流計(jì)算的綜合效果。

最后，微型燃?xì)廨啓C(jī)主要是利用高頻交流電實(shí)現(xiàn)電力電子元件轉(zhuǎn)換為工頻交流電輸入電網(wǎng)的目標(biāo)，其基礎(chǔ)性運(yùn)行原理和同步發(fā)電機(jī)較為相似，且自身運(yùn)行過程具備調(diào)速系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)，能合理性調(diào)整負(fù)荷水平，保證運(yùn)行穩(wěn)定性以及電壓輸出的恒定數(shù)值，真正提高PV節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行效率。

2.2 優(yōu)化配置模型

在全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行網(wǎng)損問題后，要結(jié)合應(yīng)用要點(diǎn)落實(shí)對(duì)應(yīng)的模型優(yōu)化配置方案，從根本上提高應(yīng)用管理的綜合效果，并保證管理要素的合理性。

第一，要結(jié)合分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行應(yīng)用要點(diǎn)和控制規(guī)范，提升對(duì)應(yīng)管理流程的綜合效果，真正意義上打造完整的管理流程。其中，目標(biāo)函數(shù)的確定是首要任務(wù)，最優(yōu)配置工作的運(yùn)行和開展就要對(duì)網(wǎng)損中有功功率的損耗進(jìn)行針對(duì)性管控，確保能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)損最小化，利用min f(X)=PLoss(X)進(jìn)行計(jì)算。

第二，要結(jié)合應(yīng)用要點(diǎn)對(duì)全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行工作進(jìn)行實(shí)時(shí)性監(jiān)督和管理，尤其是對(duì)約束條件要予以分析和判定。約束條件主要分為等式約束和不等式約束，前者要利用潮流方程完成計(jì)算，后者則要對(duì)分布式電源總?cè)萘肯拗啤⒎植际诫娫疵總€(gè)節(jié)點(diǎn)處容量限制進(jìn)行分析和處理，從根本上提高運(yùn)行的穩(wěn)定性。

第三，要設(shè)計(jì)具體的編碼方案，結(jié)合全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型的相應(yīng)要求，目前較為常見的編碼處理方式就是十進(jìn)制編碼，能有效將分布式電源的額定功率轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ㄐ蛱?hào)，建立對(duì)應(yīng)的數(shù)值分析模式，借助節(jié)點(diǎn)i位置允許接入的分布式電流參數(shù)完成最大功率的判斷。即只要有效分析分布式電源并網(wǎng)連接的具體節(jié)點(diǎn)數(shù)上限，就能在并網(wǎng)處理中分析出分布式電源的總功率上限，確保全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.3 應(yīng)用算法優(yōu)化

為了提升全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行實(shí)效性，結(jié)合遺傳算法的處理方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)。

第一，選取適應(yīng)度函數(shù)，結(jié)合約束條件以及編碼方案完成滿足處理，確保函數(shù)應(yīng)用運(yùn)行實(shí)效性得以體現(xiàn)，并且全面整合處理，保證控制流程的綜合效果。

第二，要對(duì)算法的其他環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)。首先，要選取適宜的算子，利用比例選擇機(jī)制以及最優(yōu)保存策略提升控制的合理性和規(guī)范性，優(yōu)化項(xiàng)目的應(yīng)用模式和處理價(jià)值。其次，要判定交叉算子和變異算子，利用基本位變異處理方式選擇控制要點(diǎn)。最后，按照“初始化處理→選擇運(yùn)算→交叉運(yùn)算→變異運(yùn)算→個(gè)體評(píng)價(jià)→終止條件判斷”的流程完成對(duì)應(yīng)的計(jì)算和分析。

3 結(jié) 論

在全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行工作的過程中，要結(jié)合應(yīng)用要點(diǎn)和控制規(guī)范保證相應(yīng)分析流程的合理性，一定程度上提高目標(biāo)函數(shù)的處理效果，從根本上確定算法環(huán)節(jié)，保證應(yīng)用管理的實(shí)際價(jià)值，真正實(shí)現(xiàn)全面分析分布式電源與配電系統(tǒng)并網(wǎng)穩(wěn)定化運(yùn)行。