含分布式电源的配电网研究综述

刘 蕾，王 天

（1.青岛大学 电气工程学院，山东 青岛 266071；2.国网山东省电力公司平原县供电公司，山东 德州 253100）

0 引 言

随着新能源并网发电的飞速发展，分布式电源（Distributed Generation，DG）在电力系统中的应用越来越广泛。相较于传统电源，分布式电源更接近用户群体，使其可以根据用户的实际情况进行调节，节约电网建设成本，弥补集中发电的缺陷，为电力用户提供不间断供电，给电网建设带来了良好的经济效益和社会效益。同时，大规模分布式电源并入配电网，使系统电压分布和潮流走向发生了变化[1]，增大了配电系统的复杂性和不确定性，进而影响配电网的网损情况。综上所述，本文从分布式电源接入配电网后对其的影响和线损分摊两方面入手，充分阐述分布式电源与配电网之间的联系和配电网线损分摊新趋势，希望可以为配电网的管理工作提供一定的技术支持与帮助。

1 分布式电源接入对配电网的影响

分布式电源因其清洁、效率高以及灵活等特点被广泛应用于配电网，但DG的接入势必会对配电网的电压、潮流分布以及短路电流等相关参数产生影响。这主要体现在配电网中分布式电源之间相互独立，电气衔接不够紧密，用户能够根据自身需要调整电源的输出功率，减少供电企业在输配电环节产生的电能损耗，同时带来了诸多负面影响。分布式电源与传统的集中式电源相比，分布更分散，给供电企业的管理和调度带来了严峻挑战。在电能相对充足的地区，如果分布式电源发出的电能不能被及时消纳或是并入配电网，将会产生弃光、弃风等现象[2]。

1.1 分布式电源接入配电网的模式

1.1.1 低压分散接入

低压分散接入是一种常见的分布式电源接入配电网模式。该种模式主要针对规模较小的电源，接入电压等级一般为380 V。对于这种接入方式，分布式电源与负荷之间经过的配电环节较少，可以发挥分布式电源并网灵活、发电方式多样的优点，缺点是使配电网故障检修排查变得困难，配电系统的调度方式实现也存在一定的难度。

1.1.2 中压分散接入

与低压分散接入配电网类似，这种方式是通过容量中等的配电变压器低压侧并入配电网。它的整体稳定性和容量与低压分散接入相比会更高，投资成本也会相应增加。

1.1.3 专用线路接入

专线接入是指在分布式电源容量较大时，为了降低对电能质量的影响，会选择一种专线接入的方式提升系统的稳定性。专线接入是指分布式电源系统通过变电站中低压母线接入配电网。虽然接入容量受变电站容量的限制，但是接入电压相对稳定，适合大容量分布式电源并网。需要注意，在选择不同类型方式接入配电网时，必须满足不会越级到上一电压等级线路送电的基本原则，否则会出现稳定性下降的情况[3]。

1.2 分布式电源对配电网潮流的影响

常规配电网线路潮流一般是从变电站低压侧母线流向各负荷节点，即单向流动。当分布式电源系统接入配电网后，从根本上改变了传统的系统潮流流向，使系统潮流变为双向流动。分布式电源在向电网传输电能时，根据电源和负荷节点的物理位置关系，线路各点的潮流可能变大也可能变小。当分布式电源的输出功率大于所带负荷时，线路某些部分可能会出现反向潮流。由于光伏、风电等系统的输出受光照、风力等自然因素的影响较大，因此分布式电源的输出功率很不稳定，给配电网的调度带来了极大困难，使得无法预测潮流。如果从分布式电源流向配电变压器的反向潮流过大，上级变电站主变压器可能会过负荷，导致变电站低压侧母线电压越限，从而影响系统的安全稳定运行[4]。

1.3 分布式电源对配电网稳定性影响的分析

当接入的部分发生系统故障时，分布式电源可以通过单独供电的方式为停电的用户供电，这对于一些非常重要的企业以及单位具有重要作用。此外，一些分布式电源在并网过程中可能需要可靠性评估，这时会出现一些其他影响因素，如孤岛效应、输出功率不稳定问题等。分布式电源接入配电网会抵消一部分线路上的负荷，因此会影响线路负载率。在线路不同位置接入，对线路负载率稳定性的影响不同。研究中模拟了一个固定容量的分布式电源光伏，分别通过不同专线接入10 kV配电变压器，然后统计不同位置接入对负载率的影响，结果如图1所示。

图1 不同接入位置时各段线路负载率

由图1可见，在线路末端靠近负荷处接入分布式电源，负载率更合理，电网更稳定。

2 线损分摊方法

输电网的损耗在电力市场交易中只占全部成本的很小一部分，但在配电网中对用户或具体交易带来了很大影响。如何对网损进行公平、合理、有效的分摊，是目前供电企业面临的主要问题。当前，国内外线损分摊方法的研究主要归为3类——比例分摊、敏感系数分析和市场经济。

2.1 比例分摊

比例分摊包括平均网损系数法和潮流追踪法，其中平均网损系数法是电网企业最先使用的网损分摊方法。它将网损按平均分摊的思想在各负荷用户间进行分摊，简单易懂，但不能实现双向分摊，不适用于DG并网系统[5-6]。潮流追踪法在系统潮流分布基础上，按一定比例确定各发电节点输出功率所占比重以及各负荷节点所吸收的功率由哪些电源点提供，并作为线损分摊的依据。此方法在含分布式电源的配电网中具有广阔的应用前景[7]。

2.2 敏感系数分析

敏感系数分析包括边际网损系数法和耗损微增率法两种。边际网损系数法是将全网线损分摊给发电机和负荷节点，能够体现各节点对网损的微增成本信息，具有很高的经济指导价值，被广泛应用于电力市场的线损分摊。耗损微增率法通过分布式电源并网的潮流路径对系统功率的影响程度确定所需分摊的线损量。该方法把DG的接入当成一路普通电源的接入，利用DG并网位置、并网容量的变化对线损影响进行线损分摊。

2.3 市场经济

市场经济包括短期边际成本法、节点定价法和基于博弈论的线损分摊方法。短期边际成本法是将输电网的线损并入输电成本来实现网损分摊。采用此方法在得到DG并网系统运行的经济信号的同时还能用作DG的并网规划。节点定价法是指系统某节点新增1 MW电量所需的系统边际成本。该方法能够量化DG对配电网的贡献，优化DG布局结构，推动DG良性发展。基于博弈论的线损分摊方法可将配电网线损问题转化为合作博弈问题，将线损降到最低，实现最大化的社会效益。目前，这3种方法都需要进一步的深入研究，以便更适用于含DG的配电系统。

DG的大规模并网使线损分摊工作越来越复杂，未来线损分摊在考虑DG对配电网的影响、配电网运行经济性的基础上，可从改进传统线损分摊方法入手，在计算总线损的过程中把DG并入潮流计算，进而使传统线损分析方法更加完善。另外，可以从一个全新的角度考虑含DG的线损分摊，从而制定出一个让电网企业和分布式电源投资者都满意的方案，是未来DG并网下的一个重要研究方向。

3 结 论

分布式电源作为现代电力系统的重要组成部分，具有广阔的应用前景。本文首先分析分布式电源接入配电网对电压及潮流的影响，然后从比例分摊、敏感系数分析和市场经济等角度分析传统线损分摊方法，并提出未来线损分摊新趋势。当下，分布式电源正大规模并网，希望含DG配电系统能够更加稳定和经济，从而实现更加合理、有序发展。