輸配電網損與分布式電源接入的相關影響因素分析

趙 碩

（國網老河口市供電公司，湖北 老河口 441800）

0 引 言

近些年，能源成為全球各國重點關注的話題，尤其是電能源的研發與應用，通過不斷應用先進技術來滿足供配電需求。如何產生電能源再將其利用，是一個值得深思的問題。現有的發電手段有風力發電、水力發電以及太陽能發電，在日常生活中隨處可見。我國大部分地區也都是采用上述方式發電，極少數地區還有核發電、柴油發電等。這些方式極其消耗能源，加上都屬于不可再生能源，因此不提倡大規模使用。太陽能、風能、水能雖然是可再生能源，但對地區要求嚴格，加上會受到環境因素的影響，很難持續而穩定地供電，不適合在人口密集的地區使用。因此，研發和尋找新能源是世界各國的共同目標。在沒有找到新能源之前，需積極研發更簡單、更節約、更有效的新能源進行有效代替[1]。分布式電源（DG）具備能耗低、負荷高、優化供電質量等優勢，還可以一定程度上提高供配電的安全程度，目前已應用于智能化配電網。然而，由于分布式電源負荷較高的特點，在配電網中大量應用會造成網損現象，且影響傳統供配電模式構成。例如，線路潮流、繼電保護以及電壓穩定性等問題都會受到分布式電源的影響[2]。因此，在智能化配電網方案中融入分布式電源模式雖然是大勢所趨，但是要針對分布式電源接入模式與輸配電網損之間的影響關系進行深入分析，提出相應的防治措施，提升分布式電源的應用效率，助力供電企業的可持續發展[3]。

1 分布式電源模式的對比分析

通過分析常見的分布式電源技術了解到，燃料電池技術具備建設周期短、易維護、環境污染低以及能量轉化率高等優勢。然而，這種模式造價高昂，且在技術研發層面缺乏完善的程度。太陽能光伏電池技術在發展速度與發展前景方面具有良好優勢，但在使用中會產生一定的鉛污染，不符合可持續發展戰略方針。風力發電模式雖然具備潔凈、環保等優勢，且屬于可再生能源，但目前僅在部分國外發達國家得到廣泛應用，而我國風力發電技術的占比較低[4]。微型燃氣輪機發電技術不僅在維修與排放等方面具備優勢，而且其低燃料消耗等應用優勢也符合我國的能源發展目標。常見的分布式電源模式如表1所示。

表1 常見的分布式電源模式對比分析

2 分布式電源接入輸配電網的影響因素

2.1 接入模型構建

在輸配網中采用分布式電源模式，將會改變原有供電結構，使其原有的輻射網絡轉變為多電源供電體系。當在輸配線路末端接入分布式電源時，會使饋線潮流方向轉變為單向，且在應用過程中還會出現逆流現象。這種“雙向”的運行模式會隨著接入位置的改變而產生變化，并且導致饋線沿線潮流的減少與增加。

2.2 影響因素分析

為準確分析分布式電源對輸配網損造成的影響，可以設定多種不同形式的輸配電模型進行測試。例如，將第一種設置為分布式電源首端接入輸配電網，將第二種設置為分布式電源末端接入輸配電網，這樣在兩個模型負荷運行模式相同的情況下，通過分析配電網中的三相負荷情況，結合輸配電網中形成的有功與無功功率，可以準確計算輸配電網中的電能損耗情況[5]。此外，在超長輸配電線路的運行過程中，保證線路中各處的電壓值相同，且針對分布式電源接入首端與末端進行計算分析，能夠看出存在的明顯變化。

針對分布式電源接入輸配電網中形成的有功與無功補償進行計算分析能夠得出，當整體電源容量增加時，輸配電網中的有功損耗會降低，反之會產生相反效應。例如，當相對負荷容量為0.5時，功率因素為0.8，這時調整輸配電線路中的接入位置，會降低輸電線中有功損耗的減少量。此外，當輸配電線路容量較大時也會產生相應的網損，而接入位置的不同則會影響最終的網損程度[6]。因此，為保證對輸配電網損的合理控制，可以在分布式電源的容量較小時采用在首端接入饋線的保護措施，且在分布式電源的容量較大時采用在末端接入饋線的保護措施，以此控制輸配電線路的整體網損情況。

保證輸配電網中分布式電源的接入位置與總體容量相同，這時可以針對分布式電源自身滯后因數分析輸配電網損的影響。通過對比分析可知，滯后因數運行方式對輸配電網損的減少效果良好，且這種運行模式會產生一定的感性負荷，進而導致功率因數從超前轉變為滯后，因此也會影響到輸配網中產生的有功與無功補償系數，通過降低線路中的無功補償因數，能夠實現降低輸配電網損的目的。可見，分布式電源會由于滯后模式對網損情況起到一定的減緩作用，以此實現輸配電線路降低能耗的目的[7]。

在輸配電線路中分布式電源接入模式的功率因數與特定容量相同的前提下，隨著分布式電源接入位置與電源側越來越近，其對線路中節點電流的影響效果會越來越小，同時在與饋線位置越來越近時會造成輸配電線路電壓的持續增長，并且會導致輸配電網損情況產生明顯變化。因此，在試驗中采取分布式電源接入饋線2/3處的模式，也就是保證與輸配電末端的距離較近。這時產生的輸配電網損程度較小，而采用分布式電源接入饋線1/3處的模式時，由于分布式電源接入位置與輸配電首端的距離較近，屆時整條輸配電線路的網損程度較大。因此，分布式電源有功輸出的增加會促使輸電線路有功損耗的增加，反之會起到相反效果。

2.3 對配網規劃的影響

通過綜合分析分布式電源接入模式能夠得出，它對于輸配電網的規劃工作具有一定的影響。首先，對負荷預測的影響。當分布式電源在輸配電網的負荷側接入時，可以為部分負荷提供電能，且整體負荷的峰值會隨著分布式電源接入位置而產生變化。這時將負荷增長量作為負荷預測的基礎數據時，將無法呈現整體輸配電網的實際負荷。其次，分布式電源對線路規劃目標造成的影響。在傳統的輸配電網絡中，需要綜合考慮運維成本與線路構造成本。當應用分布式電源模式時，還需要分析輸配電網的容量接納程度，并且將分布式電源的波動情況作為核心控制目標，以此降低線路負荷波動造成的輸配電網損[8]。最后，分布式電源模式還會影響線路的規劃策略。當輸配電網中大量接入分布式電源后，輸配電網對供電企業的依賴程度降低，且分布式電源模式導致的無功平衡、電能質量以及繼電保護等變化將無法得到很好的控制。

3 分布式電源接入輸配網的規劃策略

3.1 科學開展分布式電源在輸配網中的雙層規劃方案

鑒于分布式電源接入模式對輸配電網造成的影響，供電企業要圍繞實際供電需求，對分布式電源方案進行調整優化。例如，采用雙層規劃方案可以有效彌補分布式電源模式的波動性，通過將燃料機輪、蓄電池等裝置融入輸配電網，不僅可以分擔分布式電源模式的運行壓力，而且在環保與成本等方面能夠起到更好的應用效果。雙層規劃方案具體如下：先將第一層定義為廣義電源模式，即針對成本與時間進行綜合分析，根據費用最低原則選擇最合適的分布式電源接入位置，結合分布式電源的優勢與劣勢添加其他裝置，以更好地控制配電容量；再將第二層定義為以整體供電費用最低化為目標，明確配電網方案與分布式電源配置模式，通過優化分布式電源的應用時間，以降低供電企業的整體成本損耗。

3.2 重構分布式電源與輸配網之間的運行關系

在確定分布式電源應用方案的基礎上，供電企業還要重塑分布式電源與輸配電網之間的關系，尤其要在電網側采用改變網絡拓撲的策略，通過改變供電線路調整變壓器的運行模式。這樣不僅可以優化變壓器的運行效率，還能夠科學降低輸配電網損。此外，在沒有分布式電源接入的供電系統中，配電網的線損情況比較明顯。在分布式電源接入后，輸配電網在考慮經濟成本的同時，需要控制分布式電源的供電距離。以供電穩定性與可靠程度為基礎，針對分布式電源的應用程度進行合理約束，并且在不同供配電網中采用差異化的分布式電源補償方案，保證最優潮流、最低成本以及網絡拓撲等目的的同時實現。輸配電網重構與分布式電源優化運行關系如圖1所示。

圖1 輸配電網重構與分布式電源優化運行關系

3.3 強化分布式電源與變壓器之間的經濟運行模式

在對輸配電網進行經濟調度時，需要從兩個方面入手。一方面，針對分布式電源的應用時間進行調整，如削峰填谷與調整負荷，以保證輸配電網中的網損情況在多數情況下保持均衡態勢，同時有效降低線路中的有功與無功損耗。另一方面，在空間層面上對變壓器與線路之間的關系進行科學調控，如改變變壓器在輸配電網中的位置或者對變壓器之間的線路容量進行調整，能夠對線路負荷進行重新分配，進而起到控制輸配電網損的目的。此外，由于分布式電源模式在安裝過程中具有靈活優勢，可以在實際應用中通過調整分布式電源接入位置，根據輸配電網的能耗情況找出最佳的接入位置，有利于削峰填谷工作的順利進行。

4 結 論

隨著供電企業的不斷發展，為滿足工業領域與人們的用電需求，需要不斷針對供配電技術與模式進行優化革新。采用分布式電源接入模式，能夠以小規模形式在負荷周圍進行靈活供電，不僅能夠解決線路中電壓不穩定的問題，還可以控制線路中的電流驟增現象。但是，分布式電源接入模式始終處于調度模式，這樣在對線路調控過程中會損耗一定的電能。因此，為避免輸配電網損問題，要探析分布式電源與輸配電網之間的關系。文章以此為切入點，分析接入位置、負荷容量以及運行方式對輸配電網損造成的影響。為降低影響效果，要從輸配電網規劃入手，科學開展分布式電源在輸配網中的雙層規劃方案、重構分布式電源與輸配網之間的運行關系、強化分布式電源與變壓器之間的經濟運行模式，全面優化分布式電源的接入模式，保障供電企業的經濟效益。