李波
摘要:文章針對分布式電源接入配電網(wǎng)后,對配電網(wǎng)的結構以及供電可靠性評估模型所帶來的變化。根據(jù)分布式電源的特點,討論了分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓、繼電保護和規(guī)劃產(chǎn)生的影響。研究了分布式電源的可靠性模型,并分析了故障時配電網(wǎng)可能會出現(xiàn)的含有DG的孤島運行方式。
關鍵詞:配電網(wǎng);分布式電源;繼電保護;系統(tǒng)指標
中圖分類號:TM727 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)13-0125-02
1 概述
分布式發(fā)電(D1istributed Generation)在改善電網(wǎng)可靠性方面有重要作用。DG具有安裝靈活、供電方便、環(huán)保等特點,被廣泛應用于配電網(wǎng)中。隨著DG接入配電網(wǎng),配電網(wǎng)從一個輻射式的網(wǎng)絡變?yōu)橐粋€遍布電源與用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡,在系統(tǒng)發(fā)生故障時,以孤島的形式繼續(xù)為用戶供電,保證了供電的連續(xù)性,大大地提高了供電的可靠性。
本文從分布式發(fā)電技術的特點入手,分析了DG對配電網(wǎng)的電壓、繼電保護、規(guī)劃方面的影響。重點討論了DG的可靠性模型,分析了含DG的配電網(wǎng)的孤島運行,通過算例證明DG合理接入配電網(wǎng)可以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。
2 分布式電源對配電網(wǎng)的影響
2.1 分布式發(fā)電技術
分布式發(fā)電指的是通過規(guī)模不大、分布在負荷附近的發(fā)電設施實現(xiàn)經(jīng)濟、高效、可靠的發(fā)電。面對目前人均用電量的不斷增長,很多地區(qū)都受到短時停電的威脅,很多大型用戶和商業(yè)中心都采用先進的DG技術來保證自身的不間斷供電。
2.2 分布式電源對配電網(wǎng)的影響
2.2.1 對電壓的影響。電壓維持在規(guī)定范圍內(nèi)才能保證電能質(zhì)量。DG的接入會對配電網(wǎng)饋線上的電壓分布產(chǎn)生重大影響。同樣滲透率的DG集中在同一節(jié)點,對電壓的支持效果要弱于分布在多個節(jié)點上。穩(wěn)態(tài)情況下,沿饋線的各負荷節(jié)點處的電壓被抬高。
2.2.2 對繼電保護的影響。DG接入配電網(wǎng)后,故障發(fā)生時為確保保護裝置正確動作,應切斷電網(wǎng)中的DG。在架空線和地下電纜的混合線路中切斷DG,變壓器空載運行,電纜對地電容與變壓器的線圈發(fā)生鐵磁諧振,產(chǎn)生不規(guī)則的高電壓、大電流,嚴重威脅線路的電力設備。
2.2.3 對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響。DG的出現(xiàn)會使電力系統(tǒng)的負荷預測、規(guī)劃和運行與過去相比有更大的不確定性,增加了配電網(wǎng)規(guī)劃的復雜性,改變了配電網(wǎng)的結構和運行特性,為維護電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行,有必要將布式電源單元集成到現(xiàn)有的配電網(wǎng)中,使DG接受統(tǒng)一調(diào)度。
3 含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性分析
3.1 分布式電源的可靠性模型討論
3.1.1 將DG作為普通的配網(wǎng)變電站考慮。這種模型下當某段饋線發(fā)生故障時,通過斷路器跳閘將故障段隔離,而在系統(tǒng)中原來與DG相連的部分可由DG繼續(xù)供電。這種模型對配網(wǎng)可靠性的提高很大,但實際應用價值不大。
3.1.2 將DG作為等值發(fā)電機考慮。這種模型由于其功率輸出穩(wěn)定,保持不變,可能會出現(xiàn)負荷會超過DG所能提供的功率的情況,為了確保孤島內(nèi)電力的供需平衡,保證形成的孤島運行穩(wěn)定,須對配網(wǎng)進行孤島劃分。這種模型只能夠提高孤島內(nèi)負荷點的風險水平。
3.1.3 本文將DG的可靠性模型分類為三種,即將DG作為普通的配網(wǎng)變電站考慮,將DG作為等值發(fā)電機考慮,將DG作為隨機電源考慮。
3.1.4 將DG作為隨機電源考慮。這種模型除了額定功率輸出外,還有多個非額定運行狀態(tài),需要考慮其形成孤島的概率問題,一般由歷史負荷和DG的功率輸出數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到。此種模型比較符合常見DG的實際情況。
3.2 含分布式電源的配電網(wǎng)孤島運行
當配電網(wǎng)發(fā)生故障,用戶失去電源時,如果可以用DG頂替,則能夠繼續(xù)向重要負荷供電,從而改善配電網(wǎng)供電可靠性。包含DG的供電網(wǎng)與主配電網(wǎng)分離后,仍能繼續(xù)向部分負荷供電,則此包含DG的供電網(wǎng)稱之為孤島。孤島這種新的運行方式可以減小停電面積,提高配電網(wǎng)的供電可靠性。
3.3 含分布式電源的配電網(wǎng)可靠性指標
按照評估對象的不同,配電網(wǎng)的可靠性指標可分為負荷點指標和系統(tǒng)指標。
負荷點指標描述的是單個負荷點的可靠度,主要包含平均故障率、停運持續(xù)時間和平均停運時間這三個指標。它們都是一種概率指標,反映在某種概率分布下的期望值。
4 算例分析
4.1 不含DG的系統(tǒng)可靠性指標求解
根據(jù)指標的物理意義,表中的配電網(wǎng)系統(tǒng)可靠性指標值越小,配電網(wǎng)的可靠性越高。有表3可以明顯看到,在原來的3節(jié)點配電網(wǎng)系統(tǒng)中接入DG后,用戶停電總持續(xù)時間(CID)、用戶平均停電時間(AIHC)、供電不可用率(SU)、故障平均停電持續(xù)時間(AID)指標都減小了,說明系統(tǒng)整體的可靠性有了顯著的提高。證明在配電網(wǎng)中合理接入DG后,可以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。
5 結語
本文分析了分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓、繼電保護和規(guī)劃方面的影響,著重分析了配電網(wǎng)故障后,DG的接入對配電網(wǎng)可靠性的影響。在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)中加入DG后,原來的單一電源點給饋線供電的網(wǎng)絡,變?yōu)橐粋€多電源與用戶相連的配電網(wǎng)絡,故障時配電網(wǎng)可能會出現(xiàn)含有DG的孤島運行方式。通過算例表明,DG合理接入配電網(wǎng)后,可以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。
參考文獻
[1] 錢科軍,袁越,ZHOUCheng-ke.分布式發(fā)電對配電網(wǎng)可靠性的影響研究[J].電網(wǎng)技術,2008,32(11):74-78.
[2] 施偉國,宋平,劉傳銓.計及分布式電源的配電網(wǎng)供電可靠性研究[J].華東電力,2007,35(7):37-41.
(責任編輯:劉 晶)