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摘要:现阶段,随着社会的发展,我国的科学技术的发展也发展的越来越迅速。随着全球能源危机的日益加剧和人们环保意识的不断增强,清洁和可再生能源备受青睐,新能源发电的相关问题也随之成为电力领域专家和学者们的研究热点.就配电网而言,由于分布式发电(Dis-tributedGeneration,DG)的并入,使其处于一个从传统的放射性无源网络向含源电力网过渡的时代.当然,这种变化也同时对配电网产生了全方位的影响,其中包括分布式发电并网时对配电网扰动导致电能质量受到影响的问题。
关键词:分布式光伏接入电网;配电网网损;影响研究
引言
明确分布式光伏接入电网对配电网网络损耗的影响,可以更积极的推进降损节能的实现。研究首先以辐射式配电网为例,理论计算了光伏电源并网前后的配电网网络损耗,然后利用Matlab/Simulink仿真软件,结合IEEE33节点配电系统进行仿真计算,定量分析了光伏电源在不同接入容量、不同并网位置和不同接入方式时配电网网络损耗的变化趋势,并设置三种不同位置特性的光伏并网组合,研究了多个光伏电源并网时对配电网网络损耗的影响规律,得出了相应结论,为实际配电网中分布式光伏的规划建设提供了参考和理论依据。
1分布式光伏发电并网系统介绍
光伏发电,是利用光生伏特效应,将太阳辐射能直接转换为直流电能的发电方式。分布式光伏电源是由若干光伏电池组件串并联而成,而光伏电池组件的基本单元为光伏单体电池。光生电流源、串并联电阻和二极管构成。工程应用中,光伏电池组件就是光伏电池板,多个光伏电池组件通过串并联而组成光伏阵列,再和逆变器、LC滤波器、升压变压器等设备构成一个完整的分布式光伏发电并网系统。光伏阵列产生的直流电通过DC/AC逆变器变换为交流电,其中逆变器为电压型逆变器,再经过LC滤波器滤除高次谐波,最后通过升压变压器馈送至外部电网。
2仿真分析
本文基于标准IEEE33节点配电系统,建立配电网仿真模型,各支路阻抗、节点负荷具体参数,包含33个节点,4条馈线和1个变电站,其中0节点为平衡节点,系统额定电压为12.66kV,三相功率基准值为10MV•A。分布式光伏电源采用恒功率模型,并网节点按PQ节点处理,仿真分析了分布式光伏电源单点、多点接入配电网对网络损耗的影响规律。
2.1分布式光伏单点接入配电网仿真分析
针对分布式光伏单点接入配电网,本文分别从接入容量和并网位置不同时对配电网网络损耗的影响进行分析。由于实际电网中分布式光伏的接入容量占馈线负荷总量比例较低,光伏接入容量最大值一般不超过系统负荷总量,并网位置则选取配电网馈线1中负荷节点。
2.1.1分布式光伏接入容量不同对配电网网络损耗的影响
光伏并网位置分别选为馈线1中的首端节点、中端节点和末端节点,光伏电源接入容量按照馈线负荷总量的百分比变化,分别为10%、20%、30%、…、80%、90%、100%,仿真对比不同光伏并网位置情形下,接入容量不同对系统网络损耗的影响。无论光伏电源的并网位置是馈线首端、中端还是末端,配电网网络损耗随光伏接入容量增加的整体趋势为先减小后增大,即呈现出开口向上的抛物线形,当分布式光伏接入容量达到某一限值时,配电网网络损耗甚至会超过无光伏接入时的网络损耗。此外,随着光伏并网位置逐渐远离系统母线侧,使配电网网络损耗达到最小的光伏发电出力逐渐减小,而网络损耗最小值先减小后增大,因此为达到理想降损效果,应根据不同光伏并网位置情形,合理选择光伏电源接入容量。
2.1.2分布式光伏并网位置不同对配电网网络损耗的影响
光伏接入容量占馈线负荷总量的百分比分别选为5%、25%、45%和65%,光伏电源并网位置依次变化,分别为节点1、节点2、节点3、…、节点15、节点16、节点17,仿真对比不同光伏接入容量情形下,并网位置不同对系统网络损耗的影响。当光伏电源接入容量占馈线负荷总量比值较小(5%)时,随着光伏并网位置逐渐靠近馈线末端,配电网网络损耗呈现出不断减小的变化趋势。但当光伏接入容量占负荷总量比值较大时,配电网网网络损耗随光伏并网位置靠近馈线末端的变化趋势呈U型曲线,并且随着光伏出力水平的增大,使配电网网络损耗达到最小的光伏并网节点不断前移。因此为达到理想降损效果,当光伏接入容量较小时,分布式光伏电源应尽量接入线路末端节点;而当光伏接入容量较大时,分布式光伏电源应尽量在线路中端节点附近并网。
2.2分布式光伏多点接入配电网仿真分析
针对分布式光伏电源多点接入配电网,本文分别从接入方式和并网位置两方面对配电网网络损耗的影响进行分析。
2.2.1多个光伏电源接入方式不同对配电网网络损耗的影响
保证不同接入方式下光伏电源总出力水平相同,对比分析光伏分散接入馈线和集中接入馈线时配电网网络损耗的变化情况。当分布式光伏出力水平小于40%时,无论光伏电源是分散接入馈线还是集中接入馈线,均能达到改善配电网损耗的效果,并且光伏分散接入馈线和集中接入馈线中端的降损效果要好于集中接入馈线首端或末端。随着分布式光伏出力水平继续增大,光伏集中接入馈线首端时的网络损耗不断减小,但是在光伏出力水平趋近于100%之前,光伏分散接入馈线时的降损效果无疑是最优的,而光伏集中接入馈线末端的降损效果最差。因此,为有效改善配电网损耗,多个光伏电源不宜集中接入配电网馈线,可选择平均分散接入馈线。
结语
本文在恒功率静态负荷模型的基础上,以标准IEEE33节点配电系统为例,仿真分析了分布式光伏电源单点、多点接入配电网对网络损耗的影响规律,得出如下结论:(1)当光伏电源并网位置一定时,配电网网络损耗随光伏接入容量增加的整体趋势为先减小后增大,即呈现出开口向上的抛物线形;此外,随着光伏并网位置逐渐远离系统母线侧,使配电网网络损耗达到最小的光伏发电出力逐渐减小,因此应根据不同光伏并网位置情形,合理选择光伏电源接入容量。(2)当光伏电源接入容量占馈线负荷总量比值较小时,配电网网络损耗随光伏并网位置逐渐靠近馈线末端呈现出不断减小的变化趋势,此时分布式光伏电源应尽量接入线路末端节点;当光伏接入容量占馈线负荷总量比值较大时,配电网网络损耗随光伏并网位置靠近馈线末端的变化趋势呈U型曲线,此时分布式光伏电源应尽量在线路中端节点附近并网。(3)对于辐射式配电网而言,在光伏出力水平相同情况下,多个光伏电源平均分散接入馈线的整体降损效果显然要优于光伏电源集中接入馈线。(4)多个光伏电源接入配电网后,系统降损效果明显,并且光伏电源接入不同位置特性并网组合时对配电网网络损耗的影响不同,从有效降低系统损耗和限制光伏并网容量综合角度来看,光伏电源组合不宜接入配电网线路末端和首端位置,应尽量选择在线路中间位置并网。
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