含分布式電源的配電網消納能力研究

摘 要：該文進行了配電網接入DG的消納能力研究。針對目前配電網輻射狀分布、支饋線薄弱、農網供電半徑長、低電壓等現實情況，對消納能力研判，借此合理規劃DG在各個區域的合理分布。最后采用IEEE33節點進行算例分析和驗證，結果表明收斂速度快、自適應能力，具有較強的工程實踐指導價值。

關鍵詞：配電網;分布式電源;消納能力

1 研究問題

通過對目前DG接入的實際工程應用調研，大多數DG地處風能、太陽能資源較好的廣大農村地區，而農配網與城市配網相比，在配網重構能力、電壓水平、負荷承載能力等方面均不具備優勢，因此著重對配電網接入DG的消納能力進行研究，更具有現實意義和工程實踐指導價值。

2 數學模型

3 算例分析

3.1 仿真系統及參數

選取IEEE33節點為例，設定節點1為配電線路平衡節點和系統電源點，設節點1電壓為1.05 pu，線路主線最大允許電流為300 A，在允許調壓范圍內，各節點電壓調壓范圍為0.95 pu-1.05 pu。各節點負荷均為恒功率模型，拓撲結構圖如圖1所示。

3.2 算法性能分析

本文同時采用改進人工魚群算法與傳統人工魚群算法針對含DG配電網對光伏的消納能力進行優化。

3.3 算例分析

在IEEE33節點算例中，選取2、16、17、30、32為DG接入點，采用5臺額定功率500kW的逆變器模擬分布式光伏電源，逆變器功率因素設定為1，各節點電壓值的變化情況如圖3所示。

由圖可見，由于配網線路單電源供電，原線路從電源點至負荷末端電壓值呈總體下降趨勢，且越到線路末端，電壓幅值下降越明顯，部分節點已明顯低于0.95 pu的預設低電壓幅值。而接入DG后，從整體情況上看，明顯改善了節點電壓值，特別是對DG接入點附近的節點，改善效果明顯。

在約束條件的限制下，各DG實際有功出力及系統網損如表1所示。

由前面的分析可知，節點2因為線路最大允許電流、以及電壓幅值已處于較高水平，DG有功消納能力不高。節點16、17處于線路末端或者支路初始節點，具有較強的DG有功消納能力，且對附近節點的電壓水平有一定的協助提升。

在不改變原有條件的情況下，逆變器功率因素設定為0.95，各節點電壓值的變化情況如圖4所示。

功率因素為正數時，逆變器遲相運行，同時向配電網中送出有功和無功功率，由圖4可見，較好地支撐了節點電壓，各節點電壓改善情況較為明顯。與逆變器功率因素為1時相比，特別是對線路末端的節點電壓情況改善更為明顯。

各DG實際有功出力及系統網損如表2所示。

表2與表1對比可知，DG有功出力有一定的下降，而系統網損也明顯降低。通常配電線路中以感性負載為主，逆變器遲相運行，向配電網中送出無功功率，補足系統無功缺失的同時，對節點電壓提升效果明顯。而節點電壓的約束條件上限，又限制了DG的功率送出，因此造成了DG有功出力的下降。

在不改變原有條件的情況`下，逆變器功率因素設定為-0.95，各節點電壓值的變化情況如圖5所示。

功率因素為負數時，逆變器進相運行，向配電網中送出有功并吸收無功功率，由圖5可見，節點電壓改善效果不如前面兩個算例明顯。節點2因靠近電源點，電壓降落不明顯，而節點16、17、30、32因DG吸收無功而系統無法及時補足，與前兩個算例相比，電壓均有一定程度的降落。

各DG實際有功出力及系統網損如表3所示。

三組算例系統網損對比分析，DG進相運行時，系統網損最大;DG遲相運行時，系統網損最小。因DG遲相運行，支路節點電壓提升作用明顯，甚至局部出現逆向潮流，使得系統正向潮流最小。由此可見，若DG發出有功與系統負荷有功相等時，系統正向潮流最小，系統網損亦最小。

三組算例DG有功出力對比分析，DG進相運行時，有功出力最大;DG遲相運行時，有功出力最小。DG進相運行，吸收無功并靠系統自身補足，適用于電壓水平較為穩定的節點，DG遲相運行，就地補償無功的同時增發有功，適用于電壓水平較低的節點。

4 結論

本文針對目前配電網輻射狀分布、支饋線薄弱、農網供電半徑長、低電壓等現實情況，對消納能力研判，借此合理規劃DG在各個區域的合理分布具有較強的工程實踐指導價值。

參考文獻

[1]徐韻，顏湘武. 含可再生分布式電源參與調控的配電網無功電壓優化控制研究綜述[J]. 華北電力大學學報，2019，46（4）：16-30.

[2]董逸超，王守相，閆秉科. 配電網分布式電源接納能力評估方法與提升技術研究綜述[J]. 電網技術，2019，43（7）：2258-2266.

作者簡介：

鄧盼盼（1986—），男，漢，四川省樂山，碩士，工程師，從事電力系統穩定與控制研究。

基金項目：樂山職業技術學院科研項目“分布式電源接入配電網的承載力研究”編號：KY2019008