分布式電源在農村電力網中應用的初探

張延德 張晨源

摘要：分布式電源是一種在配電系統中使用的小規模發電系統。當前，在國外很多國家應用廣泛。本文將對分布式電源在農村電網中的具體應用進行分析，以供參考。

關鍵詞：分布式電源;概述;應用;電網改造

1.前言

農村地域廣闊、線路供電半徑長，低壓配電網存在三相線路阻抗不對稱、負荷三相不平衡、阻抗比較大等因素，容易出現低電壓問題，也造成電源的不穩定。

2.分布式電源概述

分布式電源（DG）是一種分散配置在配電系統中的小規模發電系統。目前，歐美等發達國家在DG方面取得了突破性進展，分布式發電設備制造技術日趨成熟，DG接入電網的比例較高，歐洲部分國家分布式電源的裝機容量已接近或超過其總裝機容量的50%，而且出現了分布式能源入網的標準。中國已經明確提出了開展DG供能技術方面的研究工作，包括DG系統與大電網的并網，以及并網運行后DG系統的優化、協調和控制等方面的研究。

DG包括再生能源發電（如風能、太陽能、海洋能等）和不可再生能源發電（如內燃機、微型燃氣輪機、燃料電池等），目前國際上主要采用再生能源發電。DG可以直接連接到變電所、配電線路或用戶。DG的應用可以提高配電網的電壓質量、可靠性、經濟性、能源使用效率。但是，DG在配電網中的應用影響了配電網的電壓分布及調節、繼電保護、潮流分布、對配電網規劃設計及商業運營等，給配電網的運行帶來一系列新的技術問題。而DG的優化配置對配電網的各項指標及運行情況起到決定性的作用，很顯然在DG優化配置時需要考慮技術上的可行性、DG的安裝位置和容量、電壓及短路電流等限制條件。

中國地域遼闊，具有豐富的清潔能源。這些能源多處于廣大的農村，分布式電源在農村電力網（以下簡稱農網）接入是必然的。本文研究的目的是根據中國農村電力網的特點給出DG的類型，以電能損失最小及年經濟效益最大為目標確定DG的安裝位置及安裝容量。同時，在配置DG時，綜合考慮DG對節點電壓、電能損失及短路電流的綜合影響。

3.分布式電源在農村電網的應用

3.1DG類型的選擇

中國西藏、新疆、青海、寧夏和內蒙等地區屬風能或太陽能資源豐富地區，因此適合中國農村電力網的主要是風能及太陽能。另外，在天然氣豐富的地方可以采用微型燃氣輪機。在應用分布式電源時，為了減小分布式電源對網絡潮流、電壓分布、饋線熱極限和繼電保護等方面的影響，需要考慮DG的持續運行時間。

3.2配置DG的數學模型

根據中國農村電力網的結構及運行特點，以獨立樹干或干線為單位配置DG，設干線的獨立節點總數為N。在確定DG的安裝位置及容量時，需要綜合考慮DG對電壓分布、降損效果、短路電流以及負荷不確定性的影響。

本文定義描述各節點所配置DG對電壓分布、降損效果、短路電流的綜合影響程度為節點的優先等級，優先等級高的節點優先考慮安裝DG。設干線各節點安裝單位容量的DG，Zi為干線節點i安裝DG的優先等級，節點i安裝DG對干線電壓分布的影響用VZi表示，對干線損耗的影響用LZi表示，對短路電流的影響用SZi表示，則

式中：w1、w2、w3——權系數，w1、w2、w3≥0;Ve——干線的額定電壓，kV;V0k——未安裝DG前節點k的電壓，kV;Vik——節點i安裝DG后節點k的電壓，kV;ΔP0——未安裝DG前干線的總損耗，kW;ΔPi——節點i安裝DG后干線的總損耗，kW;ik——節點i安裝DG后節點k的三相短路電流，A;I0k——未安裝DG前節點k的三相短路電流，A;I*——節點i安裝DG后節點k的最大三相短路電流，A;0I——未安裝DG前節點k的最大三相短路電流。

3.3供電線路參數優化

考慮到農網線路長度和有功功率對末端電壓影響非常顯著，可以對有功分量和線路電阻參數進行優化。對于低壓配電網而言，需要盡量減少線路電阻阻值和阻抗。從電網軟硬件設施兩方面著手，一是優化配電網基礎設施，根據現行標準對設施落后地區更換大截面導線，增設變電站，減小已有站點的供電半徑;二是優化電網管理布局，優化供電線路參數，提升供電質量。

3.4優化功率分布

無功功率與有功功率對電壓壓降的影響均非常顯著，故對功率管理的優化在治理低壓問題中十分重要。有功功率的提升與配電過程中電壓的損耗成正相關，因此可以通過經驗預測與負荷監控方向規劃和轉移地區較大負荷，保證三相負荷的實時平衡，最終通過對有功功率的優化，減小電壓網損;無功功率的增加直接引起電壓的下降，因此在布置DG電源點的時候，要重視無功功率的補償問題，電網無功電源配置的主要準則有“隨電機布點、隨變壓器同臺布點、沿線路分散布點、變電站集中補償”，做好無功優化能夠有效減少農網電壓壓降的問題。

4.農村配電網規劃升級改造的對策

4.1對農村的電網結構進行合理的規劃

電網結構的優化是農村發展的重要問題，為了改善農村配電網建設發展，需要重視相關工作的合理性和有效性。農村配電網的規劃建設要根據具體情況進行分析，在實施規劃方案前需要積極對農村環境進行調查，保證規劃方案實施的科學性和嚴密性，能夠避免一些損失問題的產生。配電網的規劃實施要重視前期方案的合理性及后期的跟蹤，更大程度地發揮電網的使用效率，減少電能的損耗，保證配電網結構整體規劃的合理性。

4.2使用先進的技術開展工作

農村配電網規劃管理工作中，應盡可能地使用合理的科學技術方式，利用先進技術提高電網工作效率，有助于改善傳統的工作模式。將科學技術與配電網規劃工作緊密結合，不斷提高農村的供電質量，用先進技術帶動農村電網規劃的有效性，可實現在線監督和管理。通過運用科學技術能夠獲取更準確的數據信息，充分發揮科學技術應用優勢，提高農村電網整體的服務質量。

4.3為農村供電提供可靠保障

農村供電服務質量的穩固提升，需要持續加強配電網的科學規劃，這是實踐工作的根本基礎。農村配電網工作人員要做出深入的研究和分析，針對農村配電網負荷精確地進行推測，進而制訂科學、可靠的實施計劃，保證計劃的可執行性。農村配電網規劃建設需要深入了解其中各方面的問題，每個決定都不能太過倉促，在配電網規劃方案實施過程中出現問題需及時地給予解決。

4.4加大農村配電網的資金投入

農村經濟發展比較緩慢，生產力水平不夠高，使得配電設備都比較陳舊，為了促進配電網規劃的順利實施，需要積極加大資金投入。任何項目的實施都需要一定資金的支持，農村配電網規劃需要受到重視，利用項目資金就可以改善供電質量，及時更新配電設備，保證配電網工作過程中能夠穩定。配電網相關工作人員要根據農村具體用電情況，考慮使用更合適的變壓器，需要確保變壓器能夠滿足農村配電的安全使用，還要有一定的可納性容量。因此，農村配電網規劃過程要細心考慮細節問題，重視資金的有效投入，避免資金浪費現象，能夠發揮配置的新設備的作用，避免因設備老化發生問題的情況。配電網企業還要重視專業人才綜合能力的培養，為農村配電網規劃提供有力支持，及時對配電網工作人員進行培訓，不斷提高農村配電工作發展實力，促進工作人員創新思路的有效發展。

5.結束語

綜上所述，隨著科技水平的不斷發展，分布式電源在電力系統中的應用也將更加廣泛，其在農村電網的應用也將促進農村電力系統的快速發展。

參考文獻

[1]李亞迪，紀建偉.基于接入分布式電源的低壓配電網低電壓問題研究[J].農業科技與裝備，2018（7）：40-42.

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