光伏發(fā)電接入對(duì)配電網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)線損的影響

謝 梟，王若昕，沈丹青，何麗娜，陳汝科，楊凱帆，黃 婧

（1.國網(wǎng)湖北省電力有限公司鐘祥市供電公司，湖北鐘祥 431900；2.國網(wǎng)湖北省電力有限公司沙洋縣供電公司，湖北沙洋 448200）

引言

光伏發(fā)電是可再生能源的重要組成部分，由于其具有方便取能與清潔等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的分布式光伏發(fā)電接入了電力系統(tǒng)。雖然可再生能源具有巨大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，但光伏發(fā)電具有不穩(wěn)定等特性，因此對(duì)光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析具有重大意義。

截止目前，諸多學(xué)者對(duì)分布式光伏發(fā)電接入電力系統(tǒng)進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[1]以某園區(qū)配電網(wǎng)為例，計(jì)算了光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)；文獻(xiàn)[2-4]則仿真分析了光伏發(fā)電并網(wǎng)后的網(wǎng)損變化趨勢(shì)，但未進(jìn)行實(shí)例分析。為此，針對(duì)光伏發(fā)電介入對(duì)配電網(wǎng)低壓臺(tái)區(qū)線損的影響，進(jìn)行了建模及仿真分析。

1 光伏發(fā)電的原理及并網(wǎng)典型方式

1.1 光伏發(fā)電原理

單個(gè)光伏電池可視為PN節(jié)點(diǎn)，當(dāng)它被太陽光激發(fā)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電子-空穴對(duì)[4-6]。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能一般不能直接供人們使用，需要通過多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和改進(jìn)[7]。

1.2 光伏電源并網(wǎng)典型方式

分布式光伏發(fā)電低壓配電網(wǎng)的典型接入方式及特點(diǎn)如下[5,6]。

（1）380 V接入公共電網(wǎng)配電箱

當(dāng)光伏發(fā)電采取這種方式接入電網(wǎng)時(shí)，其接入容量一般不大于 100 kW[7-8]。

（2）380 V接入公共電網(wǎng)配電室

采用這種接入方式時(shí)，接入容量一般為20 kW～400 kW。由于該模式并網(wǎng)容量大，不存在單相接入，在并網(wǎng)點(diǎn)安裝單相計(jì)量裝置即可。這種方法需要占用配電室或箱變的低壓出口開關(guān)。若預(yù)留位置不足，可能造成設(shè)備改造或新增而增加費(fèi)用。這種方式一般由集體用戶應(yīng)用[9]。

（3）380 V接入用戶配電箱

采用這種接入方式，其接入容量一般不大于400 kW。由于這種方法需要優(yōu)先考慮用戶的內(nèi)部負(fù)載，安裝地址受用戶的用電地址限制[10,11]。

（4）380 V接入用戶配電室

采用這種方式并網(wǎng)的接入點(diǎn)是用戶配電室，并且事先要在電網(wǎng)連接點(diǎn)安裝一個(gè)雙向計(jì)量裝置[12-14]。

2 光伏發(fā)電接入模型的建立

配電網(wǎng)的線路損耗即在電能傳輸過程中線路上損失的電量，可表示為：

光伏發(fā)電接入后，設(shè)其額定功率為PPV。其接入后整個(gè)配電網(wǎng)的線路損耗可以表示為：

可得分布式光伏電源接入位置與臺(tái)區(qū)線損的關(guān)系函數(shù)為：

得出其極值點(diǎn)時(shí)的m為：

3 仿真結(jié)果及分析

選取節(jié)點(diǎn)數(shù)量為10個(gè)，電壓等級(jí)為380 V，節(jié)點(diǎn)負(fù)荷為8 kW，經(jīng)計(jì)算，分布式光伏電源接入前線路損耗為1.54 kW。選取節(jié)點(diǎn)5接入，然后對(duì)光伏電源接入容量的不同進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果如圖1所示。

圖1 線損變化

觀察圖1可得，光伏電源的接入會(huì)降低配電網(wǎng)的線損。上級(jí)電網(wǎng)所需電力逐漸減少，光伏電源分布較近，傳輸距離較短，因此電能損耗較小，降低了配電網(wǎng)的整體線損。當(dāng)分布式電源容量超過配電網(wǎng)負(fù)荷時(shí)，所產(chǎn)生的電能不能全部就地消耗。向上一級(jí)電網(wǎng)反向輸電，減少配電網(wǎng)的線損。

圖2為線損變化，隨著電源節(jié)點(diǎn)位置的增加，線損呈現(xiàn)增加-減小-再增加的趨勢(shì)，在節(jié)點(diǎn)6處達(dá)到最低值。

圖2 線損變化

設(shè)置各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷情況如圖3所示，接下來進(jìn)行分布式電源接入不同位置的仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖3 各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷情況

圖4 線損變化

從圖4可以看出，配電網(wǎng)在節(jié)點(diǎn)5接入時(shí)線損下降最大。可見分布式光伏電源接入位置越靠近負(fù)荷密集區(qū)，降低整個(gè)配電網(wǎng)站場(chǎng)區(qū)線損的效果越好。

4 結(jié)論

光伏發(fā)電接入會(huì)降低配電網(wǎng)場(chǎng)區(qū)的線損，并且接入位置越靠近負(fù)荷密集區(qū)，降低整個(gè)配電網(wǎng)站場(chǎng)區(qū)線損的效果越好。