关于分布式电源的配电网供电能力探讨

2019-10-21王磊郑冬雨张艺菲

科学导报·科学工程与电力 2019年30期

王磊郑冬雨张艺菲

【摘要】能源与环境问题日益严峻，使得新能源发展步伐不断加快。基于新能源开发利用的分布式电源接入配电网后，在一定程度上能够提高供电能力，缓解供电压力。然而，这不仅引入了新节点类型，对配电网潮流算法提出新要求，其出力的间歇性与波动性也影响配电网供电。供电能力是一项能够体现配电网安全性、经济性和可靠性的技术指标，是电力部门用以指导电网规划建设的参考。本文主要针对分布式电源的配电网供电能力进行了探讨。

【关键词】分布式电源;配电网;供电能力

分布式电源（DistributedGeneration，DG）在能源领域的应用不断增加，同时DG出力的间歇性和随机性给配电网的运行带来了新的问题，如何准确对含DG的配电网供电能力进行分析有着重要意义。

目前，学者们对配电网的最大供电能力（Totalpower-SupplyCapability，TSC）研究主要分为两类：一类是考虑“N-1”安全准则的配电网供电能力研究，此类主要考虑主变站内互联、变电站站间互联和馈线互联等因素;不考虑“N-1”安全准则的配电网供电能力研究方法主要是容载比法，它以容载比作为配电网供电能力评估指标，此法的计算结果较粗略。目前，学者们对含DG的配电网供电能力研究仍较少，主要存在的问题是DG功率传输的间歇性和随机性给配电网TSC带来了新的问题。

一、DG出力模型

二、含DG的配电网TSC分析

含DG的配电网的负荷转供方式、研究对象电压等级和安全准则做出如下假设：

1）负荷转供方式：本文仅考虑站内和站间负荷的一次转供，不考虑多次转供。

2）研究对象：假定研究配电网对象为同电压等级，不考虑输电网架的供电能力及转供能力。

3）安全准则：考虑主变、DG和联络线满足N-1安全准则。

2.1含DG的配电网最大供电能力模型建立

约束条件包括：

（1）主变N-1安全约束

1）负荷转供等式约束

式中，Tii表示主变i发生N-1故障时向互联DG转移负荷的大小;Tij表示主变i故障时向主变j转移负荷的大小; 分别表示与主变i站内联络的主变集合和站间联络的主变集合;ΩT表示配电网内的所有主变集合。

2）负荷转供不等式约束

式（4）表示互联DG接受故障主变i转移负荷后，所带负荷不超過DG额定容量;式（5）表示站内联络主变j接受故障主变i转移负荷后，所带负荷不超过主变j额定容量的k倍和分布式电源j容量之和;式（5）中，k为主变短时运行过载系数，依据导则，k可从1.0到2间取值，站间转供不考虑过载。式（6）表示站间联络主变j接受故障主变i转移负荷后，所带负荷不超过主变j额定容量和分布式电源j容量之和。

（2）DG的N-1安全约束

式（7）表示DG发生故障后，其所带负荷转移到与其互联主变上，DG所带负荷和主变负荷之和小于主变容量的k倍。

（3）联络线容量约束

式中，cij表示主变i与主变j间联络线的极限容量。式（8）表示站间转移负荷不超过站间联络线的极限容量。

2.2 TSC模型求解

对各主变进行负载均衡，引入主变负载率均衡度概念，记θ。各主变应满足

式中，表示各主变负载率的平均值。引入式（9）后，配网TSC求解由多变量多约束的线性规划问题变为非线性问题，本文利用最优化求解软件Lingo.11。

三、算例分析

3.1算例系统

算例系统如图所示。变电站主变数据如表1所示。各分段母线依次编号为：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。各馈线容量均为10.4MV·A。主变负载率均衡度θ取e-3，主变短时运行过载系数k=1。

如图1所示，将10MV·A的DG接入系统，分别设定以下6种方案：

1）情形1：10MV·A的DG全部配置于母线Ⅰ;