分布式電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文
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配電系統(tǒng)的基本單元是饋線。饋線的首端經(jīng)過高壓降壓變壓器與高壓配電網(wǎng)相連接，末端經(jīng)低壓降壓變壓器與用戶相連。我國饋線電壓等級(jí)大多是10kV，每條饋線上線路成樹狀分布，以輻射形網(wǎng)絡(luò)連接若干臺(tái)配電變壓器。饋線的不同位置分布有若干負(fù)荷，這些負(fù)荷種類繁多，隨機(jī)性大，要準(zhǔn)確地描述比較困難。為方便研究，文章采用靜態(tài)恒功率模型來表示各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷?？紤]到配電網(wǎng)電壓較低，線路長度較短，設(shè)定以下假設(shè)條件：各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷三相對(duì)稱，三相線路間不存在互感。然后將所有線路阻抗均折合到系統(tǒng)電壓等級(jí)，得出饋線模型。分布式電源的接入可以提高系統(tǒng)的整體電壓水平，其接入位置與節(jié)點(diǎn)電壓幅值密忉相關(guān)。相同容量的分布式電源接在配電線路的不同位置，對(duì)線路的電壓分布產(chǎn)生的影響差別很大，接入點(diǎn)越接近線路末端節(jié)點(diǎn)對(duì)線路電壓分布的影響越大，越接近系統(tǒng)母線對(duì)線路電壓分布的影響越小。因此，在配電網(wǎng)規(guī)劃及分布式電源接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)分布式電源的性質(zhì)、容量確定合理的接入點(diǎn)，確定合理的控制方式，只有這樣才能改善線路的電壓質(zhì)量，提高供電可靠性。
2分布式電源接入系統(tǒng)
2.1分布式電源的分類
一般可以根據(jù)分布式電源的技術(shù)類型、所使用的一次能源及和與電力系統(tǒng)的接口技術(shù)進(jìn)行分類。按照技術(shù)類型可分為小型燃?xì)廨啓C(jī)、地?zé)岚l(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、具有同步或感應(yīng)發(fā)電機(jī)的往復(fù)式引擎、燃料電池、太陽熱發(fā)電、微透平等，按照一次能源可分為化石燃料、可再生能源；按照與電力系統(tǒng)的接口可分為直接相聯(lián)、逆變器相聯(lián)；按照并網(wǎng)容量分，可分為小型分布式電源和大、中型分布式電源。小型分布式電源主要包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池等；大、中型分布式電源主要包括微型汽輪機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、小型水電等。
2.2微網(wǎng)技術(shù)簡介
微網(wǎng)是一個(gè)小型發(fā)配電系統(tǒng)，由分布式電源、相關(guān)負(fù)荷、逆變裝置、儲(chǔ)能裝置和保護(hù)、監(jiān)控裝置匯集而成，具有能量管理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、電氣元件保護(hù)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自我調(diào)節(jié)、控制和管理。微網(wǎng)既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。從其內(nèi)部看，微網(wǎng)是一個(gè)個(gè)小型的電力系統(tǒng)。從外部看，微網(wǎng)是配電網(wǎng)中的一個(gè)可控的、易控的“虛擬”電源或負(fù)荷。微網(wǎng)系統(tǒng)如圖3所示。
2.3將分布式電源組成不同類型的微網(wǎng)
目前，比較成熟的分布式發(fā)電技術(shù)主要有風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)等幾種形式。在城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中，風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、光伏發(fā)電發(fā)電容量遠(yuǎn)小于配網(wǎng)負(fù)荷，對(duì)于這些小容量的分布式電源，采用與附近負(fù)荷組成微網(wǎng)的形式并入配網(wǎng)系統(tǒng)，通過技術(shù)措施使微網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電功率小于其負(fù)荷消耗的功率，使這些“不可見”的分布式電源完全等效為一個(gè)負(fù)荷。針對(duì)發(fā)電出力達(dá)到最大、負(fù)荷功率最小的工況，根據(jù)發(fā)電出力與負(fù)荷消耗功率的差值及持續(xù)時(shí)間計(jì)算出需要存儲(chǔ)的電量，該電量作為儲(chǔ)能裝置容量的一個(gè)約束條件，再考慮其他的約束條件，為微網(wǎng)配置容量合理的儲(chǔ)能裝置。當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電出力大于負(fù)荷消耗功率時(shí)，將這部分電量存到儲(chǔ)能裝置中，在負(fù)荷功率高于發(fā)電出力時(shí)，再將這部分電量釋放掉。大型的微型燃?xì)廨啓C(jī)多用于需要穩(wěn)定的熱源、冷源的工商企業(yè)，以實(shí)現(xiàn)熱、電、冷三聯(lián)供，這些企業(yè)的負(fù)荷穩(wěn)定，易于預(yù)測(cè)。微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電功率由用戶對(duì)供熱和供冷的要求決定，發(fā)電功率也易于預(yù)測(cè)。這樣，以這些微型燃?xì)廨啓C(jī)為分布式電源的微網(wǎng)是可控、易控的。將分布式電源納入到微電網(wǎng)，并將其分為純負(fù)荷性質(zhì)的微網(wǎng)和發(fā)電、負(fù)荷可控的微網(wǎng)兩種，有效的解決了分布式電源潮流不可控的難題，給配電網(wǎng)的調(diào)度、運(yùn)行帶來的極大的方便。
2.4微電網(wǎng)接入系統(tǒng)方案
純負(fù)荷性質(zhì)的微網(wǎng)在配網(wǎng)中是一個(gè)內(nèi)部帶有電源的負(fù)荷，將其接入到配網(wǎng)饋線的中間至末端，可有效地改善配電網(wǎng)電壓分布，降低配電網(wǎng)網(wǎng)損。當(dāng)微網(wǎng)內(nèi)分布式電源突然故障或者失電時(shí)，由配電網(wǎng)對(duì)微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷進(jìn)行供電，此時(shí)配電線路潮流增大，微網(wǎng)內(nèi)的電壓會(huì)發(fā)生躍變，如電壓幅值變化超過用電設(shè)備允許值，將會(huì)對(duì)用電設(shè)備造成損壞。針對(duì)這種情況，可以利用微網(wǎng)內(nèi)的儲(chǔ)能裝置將存儲(chǔ)的能量進(jìn)行逆變，有效地支撐電壓，避免產(chǎn)生電壓跌落，減少電壓波動(dòng)，有效的保護(hù)用電設(shè)備。當(dāng)配電網(wǎng)失電時(shí)，微網(wǎng)自動(dòng)脫網(wǎng)孤島運(yùn)行，孤島的運(yùn)行方式由微網(wǎng)內(nèi)部自行控制，對(duì)配電網(wǎng)的故障分析、檢修、試驗(yàn)不產(chǎn)生影響。對(duì)于發(fā)電、負(fù)荷可控的微網(wǎng)，尤其是容量較大的，在配電網(wǎng)規(guī)劃及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需統(tǒng)一考慮中接入位置對(duì)配電網(wǎng)電壓、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置的影響，需要進(jìn)行充分的論證，必要時(shí)可采用專線接入系統(tǒng)，以確保配電的安全、可靠運(yùn)行，充分發(fā)揮分布式電源的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
3結(jié)束語
文章分析了分布式電源接入配網(wǎng)后對(duì)電壓的影響，并根據(jù)分布式電源的不同性質(zhì)，利用微電網(wǎng)技術(shù)，將分布式電源納入到純負(fù)荷性質(zhì)的微網(wǎng)和發(fā)電、負(fù)荷可控的微網(wǎng)，解決了分布式電源潮流不可控的難題，并在配網(wǎng)規(guī)劃中，對(duì)這兩類微網(wǎng)接入配網(wǎng)饋線的位置提出建議，達(dá)到了改善配電網(wǎng)電壓分布、降低網(wǎng)損的作用。影響分布式電源接入系統(tǒng)的因素很多，比如短路電流、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置等，需要在今后繼續(xù)研究。另外大容量儲(chǔ)能技術(shù)不成熟是制約分布式電源應(yīng)用的關(guān)鍵因素，待大容量儲(chǔ)能解決后，分布式電源將更加廣泛的應(yīng)用。
作者：段培明 許美娜 李東升 單位：國網(wǎng)吉林省電力有限公司吉林供電公司 吉林省吉林市松花江中學(xué)
