分布式電源接入對配電網網絡損耗的影響研究

（國網甘肅省電力公司蘭州供電公司，甘肅省蘭州市，730000）

魏光明 邱 東 慕俊強 張 斌 杜瑞峰

隨著我國社會經濟的不斷發展，對電力的需求越來越大。現階段，我國已經成為全球最大的電力生產國和消費國，同時也是世界上最大的能源進口國。為了保證我國經濟的快速發展，必須加強對電力資源的開發和利用，充分提高電力資源的利用率，努力減少能源消耗和環境污染[1]。傳統意義上的配電網是指配電網絡中只有電源和負荷兩個元件，而現代意義上的配電網則是將電源與負荷連接起來構成一個整體網絡。隨著電力系統中分布式電源（Distributed Generation）的接入，傳統配電網中各元件之間的聯系得到加強，從而增加了配電網運行時的損耗。因此，有必要對分布式電源接入對配電網網絡損耗影響進行研究。

1 分布式電源接入對配電網網絡損耗的影響

建立如圖1 所示的IEEE33 節點配電網系統的仿真模型，并對其進行研究。其中，0節點為平衡節點，首端基準電壓為12.66kV。

圖1 IEEE33節點配電網系統仿真模型

1.1 分布式電源接入前后的網絡損耗變化

在接入分布式電源之前，整個配電網絡的損耗主要包括分布式電源接入點的電壓損耗和無功損耗，無功損耗主要是由接入點電壓波動引起的，在接入分布式電源之前，整個配電網絡的有功功率損耗和無功功率損耗都是均勻分布的，而在接入分布式電源之后，整個配電網絡的有功功率損耗和無功功率損耗都發生了變化。在接入分布式電源之后，由于分布式電源輸出功率大幅增加和負荷變化較大等原因，使整個配電網絡的無功功率損耗有了很大程度的降低，這是由于分布式電源接入后使配電網系統總無功需求增大所致[2]。

1.2 不同功率因數對網絡損耗的影響

根據光伏發電系統的特點，在并網運行時，其輸出功率與負荷電流成正比，即功率因數隨負荷電流變化而變化。因此，可以通過有功功率計算出節點電壓大小，進而對分布式電源接入后配電網絡損耗進行分析[3]。

在此基礎上，通過對DG接入位置（點17）、接入容量（1000+j726KVA）進行設定，僅改變DG 的功率因子，分析系統網絡損耗情況。利用PSASP軟件對其進行了模擬計算，得出了各功率因素對系統損失的影響程度，并選擇了適當的功率因素以供進一步研究。配電網絡在不同的功率因素下，其網損數值也有差異。從表1 中可以看出，在功率因素為1 的情況下，系統的有功損失很大，而對系統的影響不大；而在電力系統中，采用0.8 的功率因子時，系統的有功損失是最小的，系統的降耗效果是顯著的。提升功率因數是提升電力系統利用率、降低輸電線損耗的關鍵。然而，從經濟角度考慮，在DG接入端增設無功補償設備，更有利于降低網損。

表1 不同功率因數下接入分布式電源的網絡損耗

1.3 不同接入位置對網絡損耗的影響

DG 的接入位置對網絡損耗也有一定影響，尤其是在無功補償裝置的配合下，其對網絡損耗的影響更大。若DG 安裝在配電線路末端，則會導致末端電壓降低；若安裝在配電網負荷中心，則會導致配電網中的電壓升高。因此，在實際應用中應該結合具體情況來選擇合適的接入位置。

為了驗證不同接入位置對電力系統網絡耗損的影響，將接入容量和功率因數進行固定，選擇功率因數為0.8，接入容量為（1000＋J726KVA），只改動DG的接入位置，不同接入位置的耗損變化如圖2所示。

圖2 分布式電源接入不同位置時網絡損耗變化圖

由圖2 的結果可知，在接入容量和功率因數不變的情況下，不同節點的網絡耗損相差較大。特別是在節點1到節點5處，網絡耗損值下降明顯，在節點6到節點17處，網絡耗損量增加明顯。

出現以上情況的原因主要是由于：在并網運行時，由于分布式電源（DG）自身輸出功率較小，其接入配電網后將會影響配電網系統中線路傳輸功率；在孤島運行模式下，由于用戶負荷分布不均或系統存在一定故障等因素造成電壓偏移過大或電壓幅值下降過快等情況；當接入一定數量的DG 后會使系統總損耗增加；當接入一定數量的DG 后會導致電網中無功功率分布不均、有功功率分配不合理等現象；DG 的接入在一定程度上會改變配電網系統電壓分布。

1.4 負荷類型

當負荷為純阻性負荷時，則產生的網絡損耗最小；而當負荷為感性負荷時，則會產生一定的網絡損耗；而當負荷為容性負荷時則不會產生網絡損耗。在實際應用中應該根據實際情況來選擇合適的運行方式：如果線路上只有一個DG 或線路上只有一個阻性負荷時，則應該選擇阻抗最小的運行方式；如果線路上存在多個阻性負荷和容性負荷時，則應選擇阻抗最小且電壓質量較好的運行方式。

1.5 DG容量

DG 接入配電網后，會使原有的潮流分布發生變化，從而導致網絡損耗增加。隨著DG 容量的增加，其對配電網網絡損耗的影響越來越大。其中當DG 容量較小時，配電網損耗主要是由配電網系統中的線路損耗引起的；而當DG容量較大時，配電網損耗則主要由DG 的無功功率引起。若DG 容量過小，則無法將有功功率進行有效傳輸；若DG容量過大，則會導致有功功率大量浪費，降低了經濟效益。因此，在實際應用中，應該合理選擇分布式電源的容量，以保證配電系統的安全可靠運行。

2 結語

分布式電源的接入將會使配電網的電壓分布發生改變，造成電壓分布不均勻，從而增加了配電網的網絡損耗。在一定的分布式電源容量范圍內，隨著分布式電源的接入容量增加，會使配電網絡節點電壓水平升高。當接入一定數量的DG后會導致電網中無功功率分布不均、有功功率分配不合理等現象；DG 的接入在一定程度上會改變配電網系統電壓分布。當負荷為純阻性負荷時，則產生的網絡損耗最小；而當負荷為感性負荷時，則會產生一定的網絡損耗；而當負荷為容性負荷時則不會產生網絡損耗。