【正文】 為個別補償、集中補償、分組補償、混合補償以及隨器補償和跟蹤補償?shù)榷喾N方式。另外,線路中的無功電流小,也使線路壓降減少,電壓波動減少。圖24中可以看出,當DG以總負荷的60%接入節(jié)點12和29時,電壓嚴重超出允許范圍,對其調(diào)壓后的曲線如圖38所示。 本章小節(jié)本文在第2章潮流計算得出分布式電源對線路電壓影響的基礎(chǔ)上,建立了常用配電網(wǎng)饋線模型和分布式發(fā)電模型,結(jié)合理論分析,仿真分析了各種不同情況下分布式電源接入系統(tǒng)后,對系統(tǒng)各節(jié)點的電壓影響。楊老師對我的指導(dǎo)和關(guān)懷,我將銘記在心,在此,再次對楊老師表示崇高的敬意和衷心的感謝。但實際中配電網(wǎng)呈輻射狀,為了滿足不同優(yōu)化目標和約束條件,分布式電源的數(shù)量也會變化,這就涉及分布式電源的規(guī)劃問題,使得DG接入后對電壓的影響更為復(fù)雜，另外本文只是對分布式電源作為同步發(fā)電機并網(wǎng)時對電壓的影響做了定性的分析,沒有考慮其通過逆變器形式并網(wǎng)時對電壓的影響。晶閘管控制電抗器TCR的補償原理為:設(shè)電容器發(fā)出的無功功率為,電抗器吸收的無功功率為,則靜止補償器發(fā)出的無功功率為。經(jīng)仿真知,當補償點在DG接入點之后并靠近線路末端時,若補償容量過大,會造成末端電壓越限。10kV線路中的無功功率補償裝置目前一般是固定投入。 無功補償裝置靜止無功功率補償指阻抗固定,其補償容量不能實時跟蹤負荷無功功率的變化,主要是用于提供固定無功功率補償容量的一種無功功率補償方式。改變無功功率是通過調(diào)節(jié)無功功率補償裝置輸出的無功功率來實現(xiàn)的。因此若要保證分布式電源在投切時,饋線電壓都在規(guī)定范圍內(nèi),需要進行調(diào)壓。DG接入靠線路末端節(jié)點,即節(jié)點18,造成該節(jié)點電壓局部升高,極有可能超過額定電壓,而對用戶產(chǎn)生不良影響。隨著DG出力的不斷增加,可能會導(dǎo)致某些節(jié)點電壓降低,如圖21中,DG容量接入100%時,某些節(jié)點電壓反而要比DG容量為80%的低,這是因為接入大容量的DG,會造成系統(tǒng)潮流反向,使某些線路網(wǎng)損增大,致使線路電壓下降。 分布式電源容量對電壓分布的影響當DG容量不同時,DG對電網(wǎng)電壓的影響也不同。圖33 簡單線路模型未在d點接入分布式電源時,流入負荷電流為:此時線路的損耗為:式中R為線路電阻?！鱑。所有線路阻抗均折合到系統(tǒng)電壓等級。同步發(fā)電機在輸出一定的有功功率時,功率角也同時確定,隨著功率角的確定,發(fā)電機輸出的無功功率也是確定的。 仿真模型的建立分布式電源接入系統(tǒng)時,根據(jù)其發(fā)電特性選用不同的并網(wǎng)技術(shù)。表22 列出了DG的不同接入位置。前推回代法潮流計算流程圖如圖22所示:開始—網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析—輸入原始數(shù)據(jù)—計算各節(jié)點功率—計算各節(jié)點電壓。圖21為一個12節(jié)點的樹狀網(wǎng)絡(luò),其節(jié)點和支路編號為隨機編號,與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無關(guān)。(PDG為分布式電源的總出力,Ps為系統(tǒng)負荷總量),則分布式電源的并網(wǎng)對線路網(wǎng)損的影響與情況b相同,若PDG2Ps,則會使線路網(wǎng)損增加[6]。如果負荷集中在線路末端,電壓的變化量將更大,一般盡量避免這種情況的發(fā)生。由于它們的功能各不相同,性能和成本差異較大,對其的選擇要根據(jù)電網(wǎng)實際情況而定,同時協(xié)調(diào)它們在調(diào)節(jié)電壓、優(yōu)化無功、提高電壓穩(wěn)定性方面的作用。因此分布式電源并網(wǎng)需要恰當?shù)目刂坪瓦M行合理的供電范圍劃分。文獻[20]提出一種算法,以電網(wǎng)損耗最小和電壓不越限為目標,來確定分布式發(fā)電在配電網(wǎng)中的合適的位置。尤其下戶線易燒斷，導(dǎo)致一系列的維修量增加、維修時間增長，安全性得不到保障。分布式發(fā)電的分類方式在不同領(lǐng)域有所不同。如何將分布式發(fā)電安全可靠地并入配電系統(tǒng),直接關(guān)系到分布式發(fā)電的價值。分布式電源是一種新型的、很有發(fā)展前途的發(fā)電和能源綜合利用方式。城區(qū)配網(wǎng)線路基本上是架空線路，以架空裸導(dǎo)線為主。本文主要研究分布式電源的接入對縣域電網(wǎng)電壓的影響。2)大量分布式電源接入電網(wǎng)后會帶來電能質(zhì)量問題,例如電壓波動、諧波等,同時分布式電源會改變無功功率的分布,使得現(xiàn)有電壓/無功控制手段己經(jīng)不能滿足要求。(5)含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃 分布式發(fā)電的類型與規(guī)模多種多樣,運行特性也各不相同,從而對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響也不同,因此必須對分布式發(fā)電的類型、位置、容量進行規(guī)劃,綜合考慮系統(tǒng)網(wǎng)損、電壓、繼電保護等方面,使電網(wǎng)的綜合性能達到最優(yōu)。實際運行中,負荷的有功功率與無功功率往往不是固定不變的。分布式電源一般在用戶側(cè)并網(wǎng),因此它的接入會改變系統(tǒng)負荷分布,主要有3種情況:①分布式電源出力小于任何節(jié)點的負荷量,此時分布式電源的引入使配電網(wǎng)中所有線路的損耗減小。前推回代法在每次前推迭代中由網(wǎng)絡(luò)的電壓求得潮流分布,回代迭代中由功率分布推算電壓的分布。(1)功率前推: (2)電壓回代第1層回代到第L層,逐層更新支路受端節(jié)點的電壓,初始化根節(jié)點電壓,即第一層支路的送端節(jié)點電壓始終為1。根據(jù)文獻[3],選擇較合適的DG容量,約為總?cè)萘康?0%。而當分布式電源退出時,使得依靠DG支撐的饋線電壓下跌,同樣會帶來電能質(zhì)量問題,所以DG并入配電網(wǎng)需要進行適當調(diào)壓。四個條件中,“電壓波形是正弦形”制造廠已給予保證,三相相序己在出線上標明(在規(guī)定轉(zhuǎn)向下)。為便于研究,木文所用負荷為恒功率靜態(tài)負荷模型。假設(shè)DG接入點為節(jié)點d,節(jié)點a、b分別為d點前后任意兩個節(jié)點,如圖32所示。具體的接入方式要按實際情況分析,并不是容量越大越好。以上理論分析中,將DG簡化看作“負負荷”,分析了其對電壓的影響。最大電壓升高率出現(xiàn)在DG所在節(jié)點。由于本次模型的參數(shù)選定,DG接入后,大部分情況沒有發(fā)生電壓越限。(4)應(yīng)用無功功率補償裝置調(diào)壓線路電壓和線路輸送的無功功率密切相關(guān)[23]。節(jié)點電壓和流經(jīng)線路的無功功率相互影響。二是在10kV線路中。由33節(jié)的分析可知,當DG的容量一定時,它對接入點的電壓響應(yīng)最大,為分析比較,先將SVC安置在DG接入點,觀察其調(diào)壓效果。綜上所述,在配電網(wǎng)中安裝無功補償設(shè)備可以有效的達到調(diào)壓目的,但不同的安裝地點與不同的安裝容量產(chǎn)生的效益是不同的,在規(guī)劃過程中應(yīng)選擇合適的安裝地點與安裝容量才能在盡可能少的成木下獲得最大的補償收益(即在滿足電壓、頻率、功率平衡等約束條件的前提下,使有功網(wǎng)損與電容器的各種投資費用在規(guī)劃期內(nèi)的總和最小化),這也是無功優(yōu)化的目標。(2)DG的接入與退出可能會使得某些節(jié)點電壓越上限或下限,此時需要對其進行調(diào)壓。最后,我要對我的父母和親人表示深深的謝意。4 結(jié)論隨著分布式發(fā)電的發(fā)展,DG與大型電力系統(tǒng)并網(wǎng)引起了人們的廣泛關(guān)注。圖39為DG處于各不同節(jié)點時的電壓情況。與此同時,也可以通過無功補償,對電壓進行適當?shù)恼{(diào)整,但這一般是無功補償?shù)妮o助目的,通常無功補償要以降損為主,調(diào)壓為輔。它通過控制、保護裝置與電機同時投切,既能提高線路的功率因數(shù),又能改善用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。靜止補償器輸出的無功功率可以連續(xù)控制,系統(tǒng)電壓越上限時,吸收無功。對于由發(fā)電機直接供電的負荷,如果供電線路不長、電壓損耗不大,通過發(fā)電機調(diào)壓一般就能滿足負荷的電壓要求。設(shè)DG容量為總負荷的60%,安裝于節(jié)點6。表33 DG安裝位置圖35 DG安裝位置不同對電壓的影響a) DG容量為總負荷40%。b)DG在節(jié)點10。若分布式電源容量一定,則接入位置距離母線位置越遠,網(wǎng)損降低越多。節(jié)點d到節(jié)點b的線路阻抗。本文所用饋線模型如圖31所示,SB=10MVA,UB=10kV。 配電網(wǎng)及負荷模型建立配電網(wǎng)的主要作用是分配電能,即將發(fā)電廠通過輸電網(wǎng)絡(luò)傳送來的電能分配給不同電壓等級的用戶。所以改變原動機轉(zhuǎn)速n可以改變發(fā)電機電動勢的頻率f(我國工業(yè)頻率規(guī)定為50Hz),所以產(chǎn)生50Hz的交流電,對不同極對數(shù)p的電機,要求的原動機轉(zhuǎn)速不同。表23 DG不同功率因數(shù)Matlab仿真結(jié)果如圖26所示: 圖26 DG功率因數(shù)不同對系統(tǒng)電壓的影響由圖26可以看出,滯后功率因數(shù)對系統(tǒng)電壓的改善明顯要好于超前的功率因數(shù)。在明確分布式電源接入數(shù)量的情況下,文獻[2]以配電網(wǎng)網(wǎng)損最小為目標,以電壓不越限、有功功率和無功功率平衡為約束條件,運用遺傳算法求出分布式電源合理的接入位置與容量,本文利用文獻[11]得出的結(jié)果,通過改變?nèi)萘炕蛭恢梅治銎鋵ο到y(tǒng)電壓的影響。當支路i與支路j直接相連,且支路i是支路j的下層支路,支路j是支路i的上層支路時,M第i行j列元素為1,否則為O。本文將在第3章著重研究分布式電源接入后其對系統(tǒng)電壓分布的影響,在第4章將重點研究分布式發(fā)電帶來的電壓跌落問題。3)分布式發(fā)電系統(tǒng)和反饋環(huán)節(jié)的電壓控制設(shè)備相互影響。(4)分布式發(fā)電系統(tǒng)與地區(qū)電網(wǎng)并聯(lián)運行,并向地區(qū)電網(wǎng)輸出電能。這種情況下,如果在電網(wǎng)處于峰荷期間,可能會因為小的擾動而引起分布式電源失去功角穩(wěn)定。木章介紹了分布式發(fā)電的并網(wǎng)問題及其對配電系統(tǒng)的影響,最后利用基于前推回代法編制的潮流程序?qū)ζ洳⒕W(wǎng)后對系統(tǒng)電壓的影響做了初步分析。 如上述，因縣域配電網(wǎng)絡(luò)本身就一個尚待完善的供電網(wǎng)絡(luò)，使得分布式電源接入配網(wǎng)這么一個原本就不簡單的問題，更加復(fù)雜化。而逆變器型DG通常指的是將直流電經(jīng)逆變器得到交流電再并網(wǎng)的DG(如風力發(fā)電、光伏發(fā)電、燃料電池及各種儲能技術(shù))和發(fā)出高頻交流電的DG(微透平機組)。與常規(guī)大電廠集中供電系統(tǒng)相比，分布式能源系統(tǒng)是對大電網(wǎng)的有益補充，可以就地供應(yīng)，具有低的能源損失，補充大電網(wǎng)在負荷高峰時的供電能力，可以彌補大電網(wǎng)在局部地區(qū)和特殊情況下的安全穩(wěn)定性不足，在意外災(zāi)害發(fā)生時繼續(xù)供電；土建與安裝成本低，能量輸送投資很少，可以滿足某些用戶特殊性的要求，可在農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū)供電供熱，大大地減少輸電線路的建設(shè)；適合于多種熱電比的變化，可靈活地根據(jù)熱、電需求進行調(diào)節(jié)，減少以電力來轉(zhuǎn)換到低品位熱、冷應(yīng)用而造成的能源轉(zhuǎn)換浪費，設(shè)備利用小時高；可為電力、熱力、燃氣、制冷、環(huán)境、交通等多系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化整合提供技術(shù)支持。同時現(xiàn)代電器的多樣化使得電網(wǎng)負荷變化率增大,導(dǎo)致原有電網(wǎng)的利用率下降；對于互聯(lián)大電網(wǎng)系統(tǒng),局部事故極易擴散,對系統(tǒng)安全穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重威脅；大電網(wǎng)系統(tǒng)對資源需求大,對環(huán)境影響大,在當今能源緊缺、環(huán)境污染嚴重的全球大環(huán)境下,如何有效使用能源,保護環(huán)境,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展以成為電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向之一[116]。若DG是旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機,直接發(fā)出工頻交流電則可直接并網(wǎng),例如小型燃氣輪機組發(fā)電、地熱發(fā)電、水力發(fā)電、太陽能發(fā)電等都是旋轉(zhuǎn)型發(fā)電機形式。無功補償方面，在城區(qū)無論是10kV線路或是低壓線路，無功補償都較少，另外自動投切型無功補償裝置尚未被廣泛應(yīng)用，因而系統(tǒng)功率因數(shù)相對較低，對城區(qū)電網(wǎng)的經(jīng)濟運行造成嚴重影響。2 分布式發(fā)電對縣級配電網(wǎng)的電壓影響分布式發(fā)電與配電網(wǎng)并網(wǎng)運行會使原有網(wǎng)絡(luò)的運行特性發(fā)生改變。2)分布式電源的控制能力較地區(qū)電網(wǎng)弱,勵磁調(diào)節(jié)范圍小,當達到其控制極限時,相當于勵磁系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)能力。(3)分布式發(fā)電系統(tǒng)與地區(qū)電網(wǎng)并聯(lián)運行,但不向地區(qū)電網(wǎng)輸送電能。2)分布式發(fā)電的輸出突然變化。當其和配網(wǎng)并網(wǎng)運行時,對系統(tǒng)可靠性的影響取決于控制方式及其不同分布式電源的相互協(xié)調(diào)程度。若網(wǎng)絡(luò)支路數(shù)為b,則M為一個(bxb)的矩陣。本節(jié)選定接入分布式電源的個數(shù)為2。不同功率因數(shù)見表23。同步發(fā)電機運行時,由原動機拖動轉(zhuǎn)子以n(r/min)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),定子三相繞組切割旋轉(zhuǎn)的主極恒定磁場而感應(yīng)電動勢EA、EB、Ec,該電動勢頻率f為:式(3l)表明,電機制成后,極對數(shù)p確定,則發(fā)電機電動勢頻率f與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n成正比。,可以改變發(fā)電機輸出的無功功率。節(jié)點i1到節(jié)點i之間線路阻抗為Ri+jXi,以變電所低壓母線電壓為參考電壓,設(shè)為,并假定其恒定不變。為電壓降。若接入位置一定,即Rm一定時,分布式電源容量越大,系統(tǒng)網(wǎng)損越小。圖34 不同容量DG對電壓的影響a) DG在節(jié)點3。分布式電源分別的容量分別選為系統(tǒng)總負荷的40%、60%、80%。仿真時,固定DG容量和位置,改變DG功率因數(shù),研究其對電壓的影響。因此當發(fā)電機輸出的無功功率達到上限或下限時,發(fā)電機機端電壓就無法再改變,導(dǎo)致調(diào)壓失敗。由于負荷等的變化引起電壓的波動時,并聯(lián)電容器及并聯(lián)電抗器不能及時的調(diào)整電壓,通常采用靜止補償器。它與用電設(shè)備共用一套斷路器,也可以獨立使用一套斷路器,通過控制、保護裝置與用電設(shè)備同時投切。配電網(wǎng)進行無功補償時,主要目的是為了達到無功功率就地平衡,減少網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗,以降低線損。設(shè)節(jié)點n處接入一短時性負荷。最后,利用SVC對分布式電源投入和退出運行時進行調(diào)壓,使電壓在允許范圍內(nèi),證明了利用無功補償裝置可對分布式電源并網(wǎng)運行的系統(tǒng)達到較好的調(diào)壓作用。和他們的相處,使我的生活更加快樂充實。本文將無功補償裝置引入配電網(wǎng)模型,仿真其對DG造成的電壓越限的電壓調(diào)節(jié)作用,達到了較為理想的結(jié)果?，F(xiàn)在常將電容器與可控電抗器TCR配合使用,構(gòu)成靜止無功補償器SVC(Static、Var Compensation)。圖37 DG投入運行時的調(diào)壓由圖37看出當DG接入后,部分節(jié)點電壓越上限,有些節(jié)點也己接近上限,處于危險區(qū)域。三是在用戶低壓端[25]。由此可見,無功功率對電壓水平有決定性影響:電力系統(tǒng)中各種用電