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分布式发电系统接入对配电网电压分布的影响分析

更新时间:2016-07-05

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[1~4].就配电网而言,由于分布式发电(Distributed Generation,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[5~8].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[9~12]

产草量是评价草地生产能力的最直接指标之一[9],产草量受牧草生长规律、生产性能、生态因子、栽培年限和管理水平的影响[10]。试验2年都是以同德老芒麦的产量最高(图1),汪新川等[11]研究表明同德老芒麦具有抗寒、耐旱、耐盐碱的特性,且绿草期长,产草量高等特点[11],说明同德老芒麦适宜在环湖地区种植。

文献[13]应用多个算例验证了单个分布式电源在不同接入位置和接入容量的情况下对电压分布影响极大.文献[14]提出利用灵敏度分析方法研究DG不同出力对系统电压造成的影响.本文从分布式电源接入个数、接入位置和容量等方面研究DG并网后对电压分布的影响规律.在大量仿真算例与数据的基础上,总结出一套切实可行的分布式电源并网方案.

1 系统模型

配电网系统是一个复杂的电力网络,为方便对配电网的研究,利用配电网的等效模型对DG接入配电网的影响进行研究分析.图1是简单配电网的等效结构图.PDG+QDG代表分布式电源接入配电网.其中PDG、QDG分别代表分布式电源的有功功率和无功功率.

图1 配电网系统结构图

国际上典型的馈线辐射状配电网模型IEEE33节点配电系统,额定电压为12.66 kV,图2为IEEE33节点配电系统图,节点和支路分布如图所示.仿真中,系统电源采用电压源模型,频率为50 Hz.负荷和线路模型采用仿真软件中自带的模块,由于不考虑分布式电源接入配电网时的暂态过程和动态电压调整问题,搭建分布式电源模型时以受控电流源为基础.为了使分布式电源的投入/退出时对配电网的影响程度尽量降低,所有分布式电源都应维持在高功率因数下运行,因此功率因数取0.9.

图2 IEEE33节点配电系统图

2 DG接入配电网的数学模型

2.1 无DG接入时电压降

配电网系统正常运行情况下,假设相邻节点间的阻抗大小均为R+jX,每个节点的负荷大小为Pi+jQi,线路存在一定的电压降落,系统未接入DG的情况下,配电线路中任意节点m与系统电源的电压降表示为

采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析,淋巴水肿(LLL)组与无水肿组(N-LLL)之间计数资料比较采用χ2检验,计量资料采用t检验。

据公式(15)的结果可知,当单个分布式电源接入配电网时,若DG注入电网容量为配电系统负荷有功功率总量的2/3,并在距离电源点2/3节点处接入时,会使网损最小.

(1) 目前国内外对于能源互联网主要有两种理解——类互联网和互联网+。学术界偏向于类互联网,属于远景设想;德国和中国的实践偏向于互联网+,立足于历史形成的电力系统。中国的电力市场发育程度远不及德国,这是两国现阶段最根本的差别。

2.2 DG单独作用下的电压降

当考虑只有DG单独作用于配电网系统时,需先将配电网系统电源置零.由于线路中的阻抗远小于负荷,因此在考虑DG对电压降的影响时,只需考虑DG接入点k之前的线路,对于k点之后的线路,DG的接入对电压可能有提升的作用,对电压降落的影响不大.节点k到系统电源的电压降为:

2.3 DG与系统电源作用下的电压降

由上式结论可知,DG的容量、接入位置及接入数量都会影响到馈线上的电压分布.

因此,如果已知线路首端电压为U0,则该线路上m点的电压可表示为

利用叠加原理,将公式(4)与公式(5)、公式(6)分别进行叠加计算,得到在系统电源和DG的共同作用下m点到系统电源的电压降,如公式(7)、公式(8)所示:

其中:ΔUsm+为m点之前的等效负载与系统电源的电压降;ΔUsm-为m点之后的等效负载与系统电源的电压降.

2.4 网损最小时的DG接入位置和容量分析

解得:

计算馈线上总的有功损耗:

只要有功率流过,线路因为有电阻的存在,就会存在损耗,首先研究有功率流过时的情况.以图1为例,计算m点(m点为馈线上任意一点)的负荷功率时,应分成0~k,k~N两段进行分析计算.m点的有功功率用Pm表示,计算结果见公式(11),公式(12):

公式(4)计算出的电压降为DG未接入馈线时,在仅有系统电源作用下,配电网中m节点处与系统电源间的电压降落.

3 算例仿真

为验证DG的容量、接入个数和接入位置对馈线电压分布的影响,利用MATLAB中提供的电力系统模块在Simulink环境下搭建IEEE33节点配电网系统模型进行仿真分析.

3.1 单个DG接入位置对电压分布的影响

基于以上采用的配电网模型,首先计算无DG接入时,配电网各节点的电压分布情况,然后计算在单条馈线上接入单个DG后对电压分布的影响.DG参数设定:DG容量为500 kW,接入点设定为节点2、节点7、节点12、节点17.电压分布数据如表1所示.

由于分布式发电系统的效率受自然环境变化的影响,因此DG的容量会随环境的变化而改变.以两个分布式发电系统接入配电网系统为例,研究DG的容量对电压分布的影响.选用中间位置8和9两个节点作为DG的接入点.DG的容量参数如表4所示.

表1 单个DG接入时电压分布数据(单位V)

节点编号 无DG 2 7 12 17 3 12 441 12 458 12 457 12 457 12 457 12 243 12 260 12 281 12 281 12 280 7 11 947 11 964 12 017 12 017 12 016 11 11 736 11 753 11 825 11 825 11 860 13 11 655 11 671 11 744 11 744 11 835 15 11 616 11 632 11 704 11 704 11 832 17 11 580 11 596 11 668 11 668 11 861 19 12 615 12 618 12 618 12 618 12 618 23 12 398 12 415 12 414 12 414 12 414 25 12 278 12 296 12 295 12 295 12 295 27 11 953 11 969 12 015 12 015 12 013 29 11 741 11 757 11 802 11 802 11 801 31 11 658 11 674 11 719 11 719 11 717 33 11 645 11 662 11 706 11 706 11 705 5

通过仿真发现,光伏发电系统的接入对线路电压有一定的提升作用,接入位置越靠近馈线首端时,对电压的提升作用越小;接入位置越靠近末端,对电压提升作用越大,但可能会超过电压额定限值;数据也验证了DG在距离首端2/3位置时,效果较为理想.

3.2 多个DG接入对电压分布的影响

以两个相同DG接入为例,研究多个DG接入对馈线电压分布的影响.保持DG的状态固定,只改变其位置的情况下研究对配电网电压分布的影响.DG参数设定:DG容量为500 kW.具体设计方案如表2所示.

从表中可以看出,《中国日报》和《纽约时报》都用了一定数量的转述引语来增强新闻的真实性和客观性。但《纽约时报》中直接引语多于《中国日报》,而《中国日报》中间接引语则多于《纽约时报》。中国记者多采用间接引语的方式赋予自己的观点和态度。

仿真结果如表3所示,对比表中数据可知,多个DG同时并网后确实较大程度上改变了原有的电压分布,未接入任何DG的数据起参考作用,由数据可知,DG接入后都对电压起到了一定的提升作用,而且多个DG接入越靠近末端提升电压效果越明显.仿真显示靠近线路末端时电压被抬升过高,如果发生DG脱离馈线,会使得电压的变化幅度很大.

表2 多个DG接入的设计方案

方案1 首端和末端 (1,17)方案2 单条馈线中间位置 (8,9)方案3 首端位置 (1,3)方案4 末端位置 (15,17)方案5 两条馈线中间位置 (9,26)

表3 多个DG接入时电压分布数据(V)

节点编号 无 DG (1,17) (8,9) (1,3) (15,17) (9,26)1 12 660 12 660 12 660 12 660 12 660 12 660 12 441 12 460 12 474 12 461 12 473 12 474 5 12 243 12 283 12 319 12 274 12 318 12 319 7 11 947 12 018 12 086 11 977 12 085 12 079 9 11 746 11 867 11 986 11 775 11 984 11 927 11 11 736 11 863 11 976 11 766 11 986 11 918 13 11 655 11 837 11 894 11 684 12 016 11 835 15 11 616 11 834 11 854 11 645 12 050 11 796 17 11 580 11 864 11 817 11 609 12 103 11 759 19 12 615 12 621 12 621 12 621 12 621 12 621 21 12 562 12 567 12 567 12 568 12 567 12 567 23 12 398 12 417 12 431 12 418 12 430 12 431 25 12 278 12 297 12 311 12 298 12 311 12 311 27 11 953 12 016 12 076 11 983 12 075 12 091 29 11 741 11 803 11 862 11 770 11 861 11 877 31 11 658 11 720 11 778 11 687 11 777 11 794 33 11 645 11 707 11 765 11 674 11 764 11 781 3

3.3 DG容量的变化对电压分布的影响

泰勒倡导管理者的职责是总结工作中科学的经验,对工人们培训指导,使他们掌握科学标准化的工作方法和工具。这种提议其实就是为了克服管理者缺乏管理科学知识而单凭个人性格和经验管理的缺陷。

仿真结果如表5所示.对比上表数据可知,分布式发电系统容量的变化会改变配电网系统的电压分布.随着容量的增加,对电压抬升效果越明显,而且,当接入容量相同时,位置变化不大电压基本保持不变.

表4 DG不同容量接入的设计方案(kW)

1 0 0 2 100 100 3 200 300 4 300 200 5 300 300

表5 DG不同容量接入时电压分布数据(V)

节点编号 无 DG (100,100) (200,300) (300,200) (300,300)1 12 660 12 660 12 660 12 660 12 660 12 441 12 449 12 458 12 458 12 461 5 12 243 12 262 12 283 12 283 12 290 7 11 947 11 986 12 023 12 023 12 035 9 11 746 11 810 11 875 11 875 11 896 11 11 736 11 800 11 865 11 865 11 887 13 11 655 11 719 11 783 11 783 11 805 17 11 580 11 643 11 707 11 707 11 729 19 12 615 12 617 12 618 12 618 12 619 21 12 562 12 563 12 565 12 565 12 565 23 12 398 12 406 12 415 12 415 12 418 25 12 278 12 286 12 296 12 296 12 299 27 11 953 11 984 12 018 12 018 12 029 29 11 741 11 772 11 805 11 805 11 816 31 11 658 11 689 11 722 11 722 11 733 33 11 645 11 676 11 709 11 709 11 720 3

4 结 论

采用IEEE33节点系统配电网模型评估分布式发电系统对配电网电压分布的影响,并通过仿真建模分析仿真数据,通过对比分析分布式发电系统接入对配电网的影响,结论如下:

随着九年义务教育及城乡一体化的推进,我们发现初中阶段的一个学校甚至是一个班级的学生由于来自不同的区域,学生的生源发生了结构性的变化。这样就造成了初中学生基础知识参差不齐,学习习惯及经验不相统一,使得课堂教学出现一部分学的兴高采烈,一部分鸦雀无声。尤其是来自农村的学生,由于小学的独立思考能力的缺陷,被动与落后的学习方式使这部分学生不敢或不能融入到正常的学习交流中来,从而导致对学习失去兴趣,产生厌学心理。因此,如何应对这些不利因素,通过有效的促进初中学生独立思考能力积累来提高学习兴趣,成为每个一线教师急需解决的课题。

(1)分布式发电系统接入配电网就会对配电网电压有一定的抬升作用,而且越靠近末端对配电网电压的抬升效果越明显;

(2)多个分布式发电系统接入时也符合单个分布式发电系统的规律.如果考虑网损的情况下,假设负荷基本保持不变的前提下,距离电源点2/3处效果最理想;

(3)分布式发电系统在一定的接入容量范围内,随着容量的增加对配电网电压的提升越明显.

做好鸭圈建设。鸭圈在鱼凼之上建设,主要铺设材料为木板与竹条,顶部铺设采用的是彩钢瓦,并设置与田水相连通道,按照每只鸭0.1平方米进行鸭圈建设。

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邢晓敏,张萌,商国敬,刘曼曼
《东北电力大学学报》2018年第02期文献

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