配电网中DG的接入对馈线供电能力的影响分析

王心沁，汪凌宇，张 钢，周鑫成，张 浩

（1.三峡大学 电气与新能源学院，湖北宜昌 443000；2.国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司，湖北宜昌 443000；3.长江三峡通航管理局，湖北宜昌 443000）

引言

随着可持续性发展不断地深入，以清洁能源和可再生能源为主的分布式发电得以逐步推进。DG的大量接入，会给原有配网带来一定的冲击，并对配网系统的供电能力产生一定的影响，甚至影响到系统的经济运行。

分布式电源的接入会对配网系统多方面电能指标造成影响，实际上，已有一些研究工作者对其进行了一定的分析[1,2]。目前的研究成果比较缺乏分布式电源对馈线供电能力影响效果的分析。

针对上述问题，本研究基于分布式电源的置信容量对含DG的配电网中馈线上的供电能力进行综合评估。

1 风电机组和光伏出力模型

1.1 风机出力模型

风电机组的出力与两方面的因素有关，一方面其出力取决于瞬时间的风速情况，另一方面还与风电机组自身的功率特性曲线有关[3]。本研究采用风力机组的出力模型如下：

式中：Pw.t（vt）为t时刻风机的实际出力，Prated为风机额定功率，Vci为风机的切入风速，Vr为风机的额定风速，Vco为风机的切出风速。

1.2 光伏出力模型

光伏发电系统出力受到多方面因素的影响，如光照强度、太阳辐射连续性、光辐射温度等等[4]。其简化模型可表示为：

式中，Pv（t）为t时刻光伏出力，Sv为电池表面积，η（t）为t时刻光伏板能量的转换效率。

2 分布式电源置信容量的评估

2.1 间歇性电源的置信容量

本研究计算的DG的置信容量从负荷侧的角度考虑，因为研究对象更侧重于DG并网后对馈线上负荷的影响[5-7]。可靠性指标R0可以表达为：

式中，L0为间歇性发电系统的起始负荷，f为可靠性指标的估算函数，SDG为DG的容量，S为系统的装机容量，△L为负荷增量。置信度μ可以表示为：

2.2 置信容量评估流程

根据系统中可靠性相等的原则来计算DG的置信容量。除此之外，通过ELCC指标同样可以对DG的置信容量进行计算，若要采用ELCC的方式，关键问题就在于如何高效地进行迭代计算[8]。本研究采用弦截法求解，计算流程如图1所示。

图1 DG的置信容量计算流程

3 DG并网对馈线供电能力的综合仿真分析

采用MATLAB数值分析软件，以IEEE RBTS BUS6系统的馈线F4为研究对象，分别从以下4个方面编制程序进行仿真分析。

3.1 负荷程度对馈线供电能力的影响

图2为馈线供电能力、负荷变化，由图2可知，配网系统中馈线的供电能力增长值与馈线承载的负荷呈现正相关，并且在馈线挂载负荷相同的条件下，风电机组对馈线供电能力的提升要作用要比光伏强，更重要的是，从中可以推断出要想尽可能全面发挥DG的容量价值，应在一定程度上提高馈线负荷。

图2 馈线供电能力、负荷变化曲线

3.2 负荷曲线与DG出力相关性对馈线供电能力的影响

图3为不同容量馈线供电能力增长值、负荷特性变化，图4为不同容量置信度、负荷特性变化。

图3 不同容量馈线供电能力增长值、负荷特性变化

图4 不同容量置信度、负荷特性变化

由图3和4可以发现，不管日负荷曲线的特性如何变化，配网中馈线的供电能力增长值总是与DG接入配网的容量呈正相关，DG并网容量越大，馈线的供电能力增长值越大。DG并网容量越大，不同负荷曲线下的馈线供电增长值差异越显著。算例采用日负荷曲线的容量置信度在同级中是最高的，可能是其日负荷曲线与光伏日出力特性正相关性最大，因此在实际生产中建议将出力曲线与馈线上负荷曲线相匹配的DG优先并网连接。

3.3 DG接入位置及容量对馈线供电能力的影响

图5为不同DG容量馈线供电能力增长值和DG置信度变化，图6为不同DG接入位置馈线供电能力增值及提升度变化。

图5 不同DG容量馈线供电能力增长值和DG置信度变化

由图5可知，DG并网的容量越大，其馈线上供电能力的增长值是越大的，但是在接入位置一定的条件下，其容量置信度会逐渐降低。由图6可知，DG的接入点越靠近线路末端，相应馈线上的供电能力增长值越大，由此建议DG优先接入线路末端。

图6 不同DG接入位置馈线供电能力增值及提升度变化

4 结论

（1）在一定程度上增大馈线上承载的负荷能够使DG充分发挥容量价值，提高馈线供电能力；

（2）DG出力特性与负荷曲线越匹配，相关性越好，馈线供电能力越强；

（3）选择合适的DG容量，并优先接入于线路末端，能够有效提高馈线的供电能力。