分布式電源系統設計論文
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配電系統的基本單元是饋線。饋線的首端經過高壓降壓變壓器與高壓配電網相連接，末端經低壓降壓變壓器與用戶相連。我國饋線電壓等級大多是10kV，每條饋線上線路成樹狀分布，以輻射形網絡連接若干臺配電變壓器。饋線的不同位置分布有若干負荷，這些負荷種類繁多，隨機性大，要準確地描述比較困難。為方便研究，文章采用靜態恒功率模型來表示各節點的負荷。考慮到配電網電壓較低，線路長度較短，設定以下假設條件：各節點負荷三相對稱，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電壓等級，得出饋線模型。分布式電源的接入可以提高系統的整體電壓水平，其接入位置與節點電壓幅值密忉相關。相同容量的分布式電源接在配電線路的不同位置，對線路的電壓分布產生的影響差別很大，接入點越接近線路末端節點對線路電壓分布的影響越大，越接近系統母線對線路電壓分布的影響越小。因此，在配電網規劃及分布式電源接入系統設計時，需要根據分布式電源的性質、容量確定合理的接入點，確定合理的控制方式，只有這樣才能改善線路的電壓質量，提高供電可靠性。
2分布式電源接入系統
2.1分布式電源的分類
一般可以根據分布式電源的技術類型、所使用的一次能源及和與電力系統的接口技術進行分類。按照技術類型可分為小型燃氣輪機、地熱發電、水力發電、風力發電、光伏發電、生物質能發電、具有同步或感應發電機的往復式引擎、燃料電池、太陽熱發電、微透平等，按照一次能源可分為化石燃料、可再生能源；按照與電力系統的接口可分為直接相聯、逆變器相聯；按照并網容量分，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力發電、光伏發電、燃料電池等；大、中型分布式電源主要包括微型汽輪機、微型燃氣輪機、小型水電等。
2.2微網技術簡介
微網是一個小型發配電系統，由分布式電源、相關負荷、逆變裝置、儲能裝置和保護、監控裝置匯集而成，具有能量管理系統、通訊系統、電氣元件保護系統，能夠實現自我調節、控制和管理。微網既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。從其內部看，微網是一個個小型的電力系統。從外部看，微網是配電網中的一個可控的、易控的“虛擬”電源或負荷。微網系統如圖3所示。
2.3將分布式電源組成不同類型的微網
目前，比較成熟的分布式發電技術主要有風力發電、光伏發電、燃料電池和微型燃氣輪機等幾種形式。在城鎮配電網中，風力發電、燃料電池、光伏發電發電容量遠小于配網負荷，對于這些小容量的分布式電源，采用與附近負荷組成微網的形式并入配網系統，通過技術措施使微網內的發電功率小于其負荷消耗的功率，使這些“不可見”的分布式電源完全等效為一個負荷。針對發電出力達到最大、負荷功率最小的工況，根據發電出力與負荷消耗功率的差值及持續時間計算出需要存儲的電量，該電量作為儲能裝置容量的一個約束條件，再考慮其他的約束條件，為微網配置容量合理的儲能裝置。當出現發電出力大于負荷消耗功率時，將這部分電量存到儲能裝置中，在負荷功率高于發電出力時，再將這部分電量釋放掉。大型的微型燃氣輪機多用于需要穩定的熱源、冷源的工商企業，以實現熱、電、冷三聯供，這些企業的負荷穩定，易于預測。微型燃氣輪機的發電功率由用戶對供熱和供冷的要求決定，發電功率也易于預測。這樣，以這些微型燃氣輪機為分布式電源的微網是可控、易控的。將分布式電源納入到微電網，并將其分為純負荷性質的微網和發電、負荷可控的微網兩種，有效的解決了分布式電源潮流不可控的難題，給配電網的調度、運行帶來的極大的方便。
2.4微電網接入系統方案
純負荷性質的微網在配網中是一個內部帶有電源的負荷，將其接入到配網饋線的中間至末端，可有效地改善配電網電壓分布，降低配電網網損。當微網內分布式電源突然故障或者失電時，由配電網對微網內的負荷進行供電，此時配電線路潮流增大，微網內的電壓會發生躍變，如電壓幅值變化超過用電設備允許值，將會對用電設備造成損壞。針對這種情況，可以利用微網內的儲能裝置將存儲的能量進行逆變，有效地支撐電壓，避免產生電壓跌落，減少電壓波動，有效的保護用電設備。當配電網失電時，微網自動脫網孤島運行，孤島的運行方式由微網內部自行控制，對配電網的故障分析、檢修、試驗不產生影響。對于發電、負荷可控的微網，尤其是容量較大的，在配電網規劃及接入系統設計時，需統一考慮中接入位置對配電網電壓、繼電保護、安全自動裝置的影響，需要進行充分的論證，必要時可采用專線接入系統，以確保配電的安全、可靠運行，充分發揮分布式電源的經濟效益和社會效益。
3結束語
文章分析了分布式電源接入配網后對電壓的影響，并根據分布式電源的不同性質，利用微電網技術，將分布式電源納入到純負荷性質的微網和發電、負荷可控的微網，解決了分布式電源潮流不可控的難題，并在配網規劃中，對這兩類微網接入配網饋線的位置提出建議，達到了改善配電網電壓分布、降低網損的作用。影響分布式電源接入系統的因素很多，比如短路電流、繼電保護、安全自動裝置等，需要在今后繼續研究。另外大容量儲能技術不成熟是制約分布式電源應用的關鍵因素，待大容量儲能解決后，分布式電源將更加廣泛的應用。
作者：段培明 許美娜 李東升 單位：國網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
