郭晉宇等

摘要：分布式電源（DG）的并網(wǎng)對(duì)配網(wǎng)的運(yùn)行和安全具有很大的影響。在分析常見(jiàn)DG模型基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)前推回代算法，考慮到該算法中PV節(jié)點(diǎn)處理能力較差，引入無(wú)功修正，同時(shí)分析DG并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。在IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)中進(jìn)行可行性驗(yàn)證，結(jié)果表明，分布式電源的接入對(duì)系統(tǒng)電壓和網(wǎng)損有影響，一定程度的無(wú)功注入會(huì)降低網(wǎng)損。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；潮流計(jì)算；前推回代；網(wǎng)損

中圖分類號(hào)：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2015）01-0044-03

分布式發(fā)電系統(tǒng)（Distribute Generation，DG）因具有靈活、高效、可靠等優(yōu)勢(shì)而發(fā)展迅速。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，大量DG的接入對(duì)配電網(wǎng)的穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)損耗及電壓分布造成了較大影響。因此，需要采用改進(jìn)傳統(tǒng)潮流分析的方法來(lái)處理DG接入問(wèn)題。

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流算法主要有牛頓拉夫遜法、直接法和前推回代法3種。DGs種類的各異性使其不適用于傳統(tǒng)潮流計(jì)算方法，加之與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組計(jì)算模型不一致，這使得含DGs的配電網(wǎng)潮流計(jì)算更加復(fù)雜。因此，建立各種DGs的潮流模型是求解含DGs配電網(wǎng)潮流的關(guān)鍵所在。前推回代法具有易編程、收斂性好、計(jì)算效率高、占用內(nèi)存少、不需要求Jacobi矩陣等優(yōu)點(diǎn)，在配電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。但是該方法要求配電網(wǎng)除首端平衡節(jié)點(diǎn)以外的節(jié)點(diǎn)都為PQ節(jié)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，建立新的DG計(jì)算模型，提出一種改進(jìn)的前推回代算法有效處理PV節(jié)點(diǎn)。通過(guò)反復(fù)仿真分析，確定該算法有效，可用于含DG配網(wǎng)的運(yùn)行分析。

1 DG潮流計(jì)算模型

DG模型與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組模型不同，需要考慮不同DG的數(shù)學(xué)模型。通常情況下，DG功率在幾千瓦至50 MW之間，DG發(fā)電特性不同，并網(wǎng)接口的形式也不同?，F(xiàn)對(duì)幾種常見(jiàn)的DG并網(wǎng)模型潮流模型進(jìn)行分析。

1.1 微型燃?xì)廨啓C(jī)

微型燃?xì)廨啓C(jī)并網(wǎng)應(yīng)用電力控制，其輸出電壓和有功功率為恒定值，因此在潮流計(jì)算中可作為PV節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理。

1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電系統(tǒng)將光能轉(zhuǎn)化成電能，通過(guò)逆變器將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電（與配網(wǎng)相位頻率相符）并網(wǎng)，具有恒定的有功功率（P）和輸出電流（I），潮流計(jì)算中作為PI節(jié)點(diǎn)處理。

2.2 計(jì)算步驟

根據(jù)上述分析，采用MATLAB2007a編制新的潮流程序，計(jì)算步驟如下：

1） 輸入原始數(shù)據(jù)，列出PV型DG節(jié)點(diǎn)電抗矩陣X。

2） 設(shè)置各符合節(jié)點(diǎn)給定值。PV節(jié)點(diǎn)P，U為給定值；PI節(jié)點(diǎn)P，I為給定值；PQ節(jié)點(diǎn)P為給定值，電壓設(shè)定為U=1.0∠0°。

3） 從線路末節(jié)點(diǎn)開始，以初值電壓和功率為已知條件，計(jì)算出支路功率和首端功率。

4） 從根節(jié)點(diǎn)開始，以首端功率和首端電壓為已知條件，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓。

5） PV型節(jié)點(diǎn)與PQ（V）型節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率計(jì)算。根據(jù)步驟4）獲得各節(jié)點(diǎn)電壓，PV型節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率按照式（8）、（9）進(jìn)行調(diào)整，PQ（V）型節(jié)點(diǎn)按照式（2）進(jìn)行調(diào)整。

6）收斂判斷，所有非PV型節(jié)點(diǎn)滿足max≤ε。

3 算例分析

IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)如圖1所示，其中0為平衡節(jié)點(diǎn)，基準(zhǔn)功率10 MVA，電壓10.5 kV，計(jì)算精度ε=10-4。

3.1 PV型DG并網(wǎng)對(duì)潮流的影響

在配網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)接入不同數(shù)量的PV型DG，并進(jìn)行潮流分析，結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明：隨著DG節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加，迭代次數(shù)無(wú)明顯增加，迭代時(shí)間穩(wěn)定，表明該算法有很好的適應(yīng)性。

3.2 DG接入不同位置后配網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓

在測(cè)試中，分別在節(jié)點(diǎn)8，10，16處接入風(fēng)力機(jī)組（PQ（V）節(jié)點(diǎn)型DG），計(jì)算系統(tǒng)不同節(jié)點(diǎn)的電壓幅值。由表2數(shù)據(jù)可知，各節(jié)點(diǎn)電壓趨勢(shì)遞增且PQ（V）型DG并網(wǎng)位置越靠近系統(tǒng)電源電，網(wǎng)絡(luò)中測(cè)試節(jié)點(diǎn)的電壓越低。因此，在配網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)考慮PQ（V）型DG接入位置對(duì)系統(tǒng)電壓的影響。

3.3 不同DG并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響

圖2為種測(cè)試方案：方案1為未接入任何DG的配電系統(tǒng)；方案2在31節(jié)點(diǎn)處接入1個(gè)PQ（V）型DG；方案3在31節(jié)點(diǎn)處接入1個(gè)PI型DG；方案4在31節(jié)點(diǎn)處接入1個(gè)PV型DG；方案5為在網(wǎng)絡(luò)中（節(jié)點(diǎn)14，20，31）分別接入1個(gè)PQ（V），PI，PV型DG。

分析圖2曲線可知：在3種不同類型DG中，PV節(jié)點(diǎn)型提高電壓和降低網(wǎng)損的效果較理想，其次分別為PI節(jié)點(diǎn)型和PQ（V）節(jié)點(diǎn)型；方案5中，DG混合并網(wǎng)運(yùn)行減小系統(tǒng)網(wǎng)損和提高電壓水平的效果最理想。

4 結(jié)論

在分析不同DG類型的基礎(chǔ)上，確定符合的計(jì)算模型，提出改進(jìn)前推回代算法在IEEE33節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中具有良好的收斂性。測(cè)試數(shù)據(jù)表明：DG的類型、并網(wǎng)接入位置對(duì)配網(wǎng)的電壓和網(wǎng)絡(luò)損耗都有一定影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳金富，盧炎生.分布式電源技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用探討[J].水電能源科學(xué)，2005，23（2）：61-63.

[2] 梁才浩，段獻(xiàn)忠.分布式發(fā)電及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2001，25（12）：53-56.

[3] 王志群，朱守真，周雙喜，等.分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004，28（16）：56-60.

[4] 王守相，王成山，劉若沁.基于模糊區(qū)間算法的配電網(wǎng)潮流計(jì)算[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000，24（20）：19-22，40.

[5] 陳海焱，陳金富，段獻(xiàn)忠.含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（l）：35-40.

[6] 李丹，陳皓勇.分布式電源混合并網(wǎng)的配電網(wǎng)潮流算法研究[J].華東電力，2011，39（1）：76-80.

[7] 王守相，王成山.現(xiàn)代配電系統(tǒng)分析[M].北京高等教育出版社，2007.

Abstract： The parallel operation of distributed generation （DG） has big influences on the safety and operation of distribution power network. The article raises improved forward and backward substitution method based on the analysis of the general DG model. With the consideration of poor ability of PV nodes treatment in the method， the reactive power correction is used； meanwhile it also analyzes the influences of DG interconnection to the system. With the process of verified feasibility in IEEE33 nodes system， the result comes out that the access of DG has influences on system voltage and power loss， the injection of a certain amount reactive power will reduce power loss.

Key words： distributed generation； power distribution； power flow calculation； forward and backward substitution； power loss