分布式電源在農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理中的應(yīng)用

農(nóng)村電網(wǎng)“低電壓”問題已經(jīng)成為影響供電企業(yè)運(yùn)營(yíng)的重要制約因素。與高壓輸電網(wǎng)不同，農(nóng)村低壓配電線路長(zhǎng)度和有功功率對(duì)線路末端電壓影響較為明顯，不能依靠高壓輸電線路的無功補(bǔ)償方法達(dá)到有效治理低電壓的目的，應(yīng)該充分考慮有功功率、線路電阻參數(shù)和分布式電源接入位置的影響。0

引言農(nóng)村地域廣闊、線路供電半徑長(zhǎng)，低壓配電網(wǎng)存在三相線路阻抗不對(duì)稱、負(fù)荷三相不平衡、阻抗比較大等因素，容易出現(xiàn)低電壓?jiǎn)栴}。在負(fù)荷集中使用期對(duì)于供電半徑大、負(fù)荷波動(dòng)較大的中壓配電線路，也容易造成負(fù)荷端電壓偏低現(xiàn)象。農(nóng)村用電負(fù)荷分散且遠(yuǎn)離電源點(diǎn)、負(fù)荷季節(jié)性明顯、峰谷差大、線路長(zhǎng)、導(dǎo)線截面不足，無功補(bǔ)償主要集中在高、中壓配電網(wǎng)，而低壓配電網(wǎng)補(bǔ)償較少，缺少0.4kV線路的調(diào)壓措施，當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，很難保證末端低壓用戶電壓水平。分布式電源指小型、向當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電、可直接接入配電網(wǎng)上的電源裝置，它包括分布式發(fā)電裝置與分布式儲(chǔ)能裝置。分布式電源分散配置在配電系統(tǒng)中，對(duì)于配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量具有雙重影響。如何有效消納分布式電源，深入分析分布式電源對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓和支路載流量的影響具有實(shí)際意義。同時(shí)，分布式電源可以促進(jìn)節(jié)能環(huán)保，推進(jìn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)。通過多能互補(bǔ)的分布式電源與儲(chǔ)能元件相結(jié)合，輸出功率具有一定的穩(wěn)定性、可控性，有利于穩(wěn)定系統(tǒng)發(fā)電出力和削峰填谷，對(duì)于提高配電網(wǎng)電壓質(zhì)量具有積極

作用。1配電網(wǎng)電壓降落及其影響因素（略）1.1電壓降落計(jì)算若考慮分布式電源，單電源系統(tǒng)會(huì)成為雙端電源系統(tǒng)或多電源系統(tǒng)，對(duì)于供電線路的電壓水平會(huì)有較大影響。1.2電壓降落影響因素考慮分布式電源的有功支撐能力，存在分布式電源的有功就地平衡，可以減小由于有功功率傳輸造成的電壓跌落。2

借助分布式電源的配電網(wǎng)低電壓治理措施從應(yīng)用分布式電源的角度，要實(shí)現(xiàn)低電壓治理，除了優(yōu)化供電線路參數(shù)以外，還要重點(diǎn)考慮優(yōu)化功率分布問題。2.1優(yōu)化供電線路參數(shù)根據(jù)前文分析，對(duì)于農(nóng)村低壓配電線路，線路長(zhǎng)度和有功功率大小對(duì)線路末端電壓影響較為明顯，單純依靠無功補(bǔ)償方法不能達(dá)到有效提高末端電壓水平的目標(biāo)，應(yīng)該考慮有功分量和線路電阻參數(shù)的影響作用。改善供電線路參數(shù)，即減小線路電阻R以及線路電抗X，對(duì)于低壓配電網(wǎng)主要是減小線路電阻R。改善供電線路參數(shù)，需要從電網(wǎng)整體出發(fā)，優(yōu)化配電網(wǎng)網(wǎng)架，選擇或者更換導(dǎo)線，減小供電半徑、增大導(dǎo)線截面。2.2分布式電源布置原則以圖3為例描述配電網(wǎng)功率分布問題。圖3中△為電源點(diǎn)，●為負(fù)荷點(diǎn)，相連接的兩條線路中，粗線為主干線，細(xì)線為分支線。圖3中L1為主干線，主干線的位置會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的損耗和電壓降落，而負(fù)荷矩直接影響網(wǎng)絡(luò)的損耗和電壓降落，因此主干線的位置根據(jù)負(fù)荷矩來確定。圖3分支線引出示意圖參照電源布置原則，分布式電源應(yīng)該布置在負(fù)荷中心，以達(dá)到配電網(wǎng)損耗最小、電壓降落最小的目標(biāo)。以變壓器代表的電源為例，當(dāng)電源布置在負(fù)荷中心電壓降落不能滿足要求時(shí)，電源兩點(diǎn)布置見圖5，G1和G2均為電源，電源兩側(cè)線路電流I分布均勻。圖5電源兩點(diǎn)布置及電流分布2.3優(yōu)化功率分布電壓等級(jí)較高時(shí)，電抗值X較大，Q對(duì)電壓的影響較大，無功優(yōu)化可以有效減少電壓降落。根據(jù)“隨電機(jī)布點(diǎn)（隨機(jī)補(bǔ)償）、隨變壓器同臺(tái)布點(diǎn)（隨器補(bǔ)償）、沿線路分散布點(diǎn)、變電站集中補(bǔ)償”實(shí)用布點(diǎn)方法配置配電網(wǎng)無功電源。不論電壓等級(jí)，P，有功功率降低則電壓損耗下降。優(yōu)化有功分布措施包括：采用規(guī)劃和負(fù)荷轉(zhuǎn)移技術(shù)，保證三相負(fù)荷平衡；采用負(fù)荷管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)削峰填谷；采用分布式電源實(shí)現(xiàn)有功功率優(yōu)化，減小電壓損耗。3

分布式電源對(duì)低壓電網(wǎng)電壓提升作用系統(tǒng)仿真為了分析分布式電源對(duì)低壓電網(wǎng)電壓的提升作用，基于ETAP電力系統(tǒng)分析軟件，搭建了配電網(wǎng)仿真模型單線圖，分為3條低壓配電線路，每條線路設(shè)置2個(gè)分布式電源接入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，通過分別接入不同位置的分布式電源，進(jìn)行了相應(yīng)的潮流計(jì)算，圖6表示了第3條支路第2個(gè)分布式電源節(jié)點(diǎn)接入時(shí)的潮流計(jì)算結(jié)果。綜合6個(gè)不同節(jié)點(diǎn)分布式電源對(duì)電網(wǎng)電壓的影響，比較不同位置光伏電源并網(wǎng)后的電壓影響情況，系統(tǒng)模型仿真數(shù)據(jù)見表1。表1不同位置分布式電源低電壓治理比較分析圖6分布式電源對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理的作用仿真結(jié)果表明，分布式光伏電源接入位置會(huì)對(duì)低電壓治理作用有不同的影響。接入點(diǎn)接近電網(wǎng)末端，低電壓治理效果比較明顯。在線路長(zhǎng)度增加的情況下，末端低電壓治理比較明顯。通過三相供電的調(diào)節(jié)和控制，可有效解決農(nóng)村電網(wǎng)中三相電壓不平衡帶來的低電壓?jiǎn)栴}。3.1應(yīng)用實(shí)例2012~2015年，遼寧、吉林等省先后實(shí)施了35戶農(nóng)村戶用型光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)，見圖7。其中農(nóng)村別墅20戶，每戶光伏5.25kW；普通住宅15戶，每戶光伏3.43kW，個(gè)別戶光伏6.86kW。2015年6月全部實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)運(yùn)行，在部分時(shí)段內(nèi)可以對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)低電壓?jiǎn)栴}起到積極作用。除了具有電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)功能外，戶用光伏分布式電源可以實(shí)現(xiàn)冬季供電采暖、夏季并網(wǎng)發(fā)電，達(dá)到熱電聯(lián)供的目的。圖7農(nóng)村戶用型光伏發(fā)電系統(tǒng)3.2建議根據(jù)分布式電源對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理作用的分析，可以采用接入分布式電源的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)作用。所帶來的主要問題在于分布式電源，尤其是可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)受環(huán)境影響較為敏感，不易控制，會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來負(fù)面影響。所以，為了有效利用分布式電源的有利因素，建議采用如下

措施。1）采用多種互補(bǔ)能源的混合供電系統(tǒng)。根據(jù)農(nóng)村電網(wǎng)所處地區(qū)的資源狀況，采用分布式發(fā)電的多種形式以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)較好的供電方案，形成適應(yīng)本地區(qū)特色的多種互補(bǔ)能源的混合供電系統(tǒng)。2）交直流混合供電系統(tǒng)。根據(jù)特定地區(qū)的負(fù)荷特性，建立負(fù)荷在電源頻率變化時(shí)的功率特性，采用交直流混合供電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)可再生分布式電源的高效利用。3）建設(shè)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的微電網(wǎng)技術(shù)體系。在農(nóng)村電網(wǎng)的局部區(qū)域內(nèi)，要實(shí)現(xiàn)電壓的可靠控制，需要建立微電網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制和控制策略，對(duì)局部地區(qū)的功率平衡問題進(jìn)行綜合控制。4）負(fù)荷特性的綜合分析。根據(jù)相應(yīng)地區(qū)的負(fù)荷特性，完成負(fù)荷變化隨時(shí)間、電壓、頻率的特性分析，根據(jù)特性不同，實(shí)現(xiàn)電源的動(dòng)態(tài)分配，保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量的指標(biāo)。4

結(jié)語隨著電力用戶對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高，農(nóng)村“低電壓”問題已影響供電企業(yè)的運(yùn)