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关于分布式发电对配电网规划的影响
摘要:当前,我国电力事业正在不断向前发展,电力资源是现代人类生活、生产的重要能源保障,因此做好配电网的规划工作非常关键。基于此,本文主要从分布式发电的角度,对配电网规划中分布式电源并网对传统配电网带来的影响进行分析,并且对分布式发电的具体规划工作方法进行探索,保证电力资源的供应更加科学合理,避免产生大量电力资源浪费问题,实现电力事业的更高经济效益和社会效益,同时为后续类似工作的顺利实施提供参考和借鉴。
关键词:分布式发电;配电网;规划;影响
随着科技的发展,人类的生活水平得到了显著提高,同时用电需求越来越大,当前我国能源消费结构不断升级,从最开始单纯依靠煤炭、石油等化石能源逐步向石油、天然气等新能源转变。 我国经济结构不断升级,从最开始的工业逐步向服务业转型。与此同时,我国用电需求也在不断增加,但传统化石能源并不能满足这些需求。随着可再生能源发电成本快速下降,分布式电源逐步兴起,分布式电源利用其就地消纳、资源配置灵活等特点逐渐得到人们的认可。 据统计我国有4.3万个左右的小微企业,约有3.6亿千瓦的分布式电源并网,在新型能源和常规能源的并存发展条件下,传统形式下的分布式电网已经无法充分满足分布式电网的规划工作方法,同时不同的分布式发电方式对整个供电系统的运行经济型、稳定性以及整体的社会效益都会产生不同的影响,需要引起相关电力事业单位的高度重视。
1分布式发电概述
分布式发电是指在配电网络中,采用分布式的电源,通过在配电网络中分散安装,能够实现就近消纳、就地利用的一种新型发电方式。分布式电源一般是指通过分布式电源本身或者与其他分布式电源组成一个相互补充、共同向用户供电的发电站。分布式发电具有就地、分散和可再生的特点,这也是电力系统未来发展的主要方向之一。随着分布式电源在配电网中的大量应用,配电网的安全稳定运行受到了威胁。特别是在配电网规划中,传统基于变电站的配网结构难以满足可再生能源接入时所带来的负荷变化。因此,为保障电力系统安全稳定运行、提高供电质量,需要对智能变电站进行改造以满足对新能源并网需求[1]。
在配电网规划中,智能变电站可以实现与传统变电站相结合来提升电网运行安全性、可靠性和经济性。 智能变电站是指在一次电源和二次电源之间以及二次电源与一次电源之间架起一座座“桥梁”,以便于二次系统对其进行控制和保护。在配电网设计中实现“源-网-荷”友好互动,使用户可以直接利用智能化的配电设备进行电能质量分析,并进行电能质量控制。智能变电设备具有很强的柔性化、自动化程度高的特点,随着可再生能源电力市场机制建立起来以后,其价格已经可以充分反映电力产品价值和市场价格,可以为投资者提供较好效益。智能变电站能够更好地利用配电网络中,分散资源进行运行和管理以提高供电可靠性、安全性、经济性、环保性,同时可以对电网结构进行优化设计和改进,以达到系统容量和运行方式最优化目标。智能变电站是对电网规划建设管理模式的创新尝试,其运行效果体现了新时期配网体系建设发展过程中,节能环保理念以及技术支撑能力不断提高。智能变电站还具有对负荷变化较大、控制要求高、设备结构复杂等特点。通过与当地政府紧密配合,能够为当地创造良好社会效益和经济效益;有利于改善环境质量,有利于促进当地产业结构调整,有助于增加社会就业机会,有助于形成合理的城乡布局结构和经济发展格局。
通过对智能变电站相关技术标准及导则、技术规范等研究,有利于制定适合智能变电站特点的技术标准和规范以及建设实施方案,使智能变电站建设规范化、标准化、系统化、科学化。目前,我国智能变电站建设正处于起步阶段,因此其建设水平还有很大提升空间;尤其是在信息网络系统环境下实现信息资源高效利用方面还存在一些问题需要解决。我国配电自动化已经取得了长足发展,但在智能配电网方面尚存在一些问题需要解决,同时分布式电源并网也给配电自动化带来了新的挑战和机遇,如何实现对配电网络中分散资源进行安全可靠管理及协调控制。如何保证对分布式电源并网后供电质量及安全稳定运行。如何建立一个良好、有效且灵活的通信平台与通信网络系统等等都是需要解决的问题,这就对未来智能化配电网系统提出了更高要求[2]。
2分布式电源对配电网规划的影响
我国电网系统的结构如图1所示,其中,主网络由10 kV及以下的高压环网组成,电压等级为10 kV,网架结构为单回线路的网状结构,在此网架结构中,电压等级最高可以达到10 kV。根据配电网规划的相关标准要求,确定网络中最大负荷密度,即在线路末端需要安装2台及以上功率因数不小于0.85的发电机,确定配电变压器的容量,其原则是满足用户负荷密度和电压等级,根据配电线路及用户容量确定配电网结构。从分布式电源接入配电网的角度,可以将其分为独立接入和非独立接入两种类型,根据各地区的不同情况,可将分布式电源分为两种类型:一种是独立接入,一种是非独立接入。
对于独立接入方式来说,由于其并网点电压等级较低,因此不需要考虑配电线路的电压等级,直接可以接入配电系统;对于非独立接入方式来说,通过设置变压器等方式将分布式电源引入配电网。 从配电网规划的角度出发,可将分布式电源划分为三个部分:第一部分是从负荷方面考虑,主要是指分布式电源中的小功率发电机组;第二部分是从配电线路方面考虑,主要包括高压线路和低压线路等;第三部分由用户侧提出分布式电源。在实际工作中可采用以下几种方式进行规划:①在每个低压台区均安装1台柴油发电机并接入1条高压线路;②在低压台区增加1-2台小型发电机组或增设多个小型发电机;③通过用户侧设置若干个小容量分布式光伏发电装置将分布式电源并入配电网。当所建设的配电网中没有相应容量的分布式发电装置时,则可采用以下方法:①根据规划区域内用户的用电负荷情况(包括最大负荷、最小负荷量和最大负荷占总用电负荷)确定配电网规划的电压等级。
从配电网结构看,在配电线路末端安装2台发电机可以有效地降低网络损耗、提高供电质量,根据上述指标将配电网划分为5个等级,以实现最小的投资、最高的供电质量和最低的损耗。根据规划目标、线路及用户容量计算出各站点的负荷容量;将各站点负荷容量换算为各节点负载,确定用户的负荷水平,根据配电网络结构确定配电网最大运行方式计算各个节点处的功率需求,按节点功率进行分层分区,并与用户容量挂钩。结合实际运行情况和经济因素确定配电网的供电能力与网损指标,结合配电网规划指标、网络结构、用户负载、电压等级及配电线路运行方式和网损等数据,确定每个站点配置发电机的容量[3]。基于配电线路及用户负载水平分析各配变点和节点的用电情况,对配电网规划方法提出改进意见,根据分布式电源接入配电网相关标准规范,针对分布式电源特点,对配电网规划方法提出改进意见。
3分布式电源的具体规划方法
需要根据实际情况进行选择,通常来说,对于有分布式电源的区域,应根据分布式电源的特点和负荷功率密度等参数来选择合适类型的电力负荷。例如,对于无分布式电源的区域,其负荷容量可以适当大一些,在实际工作过程中国通常一般采用如下两种规划方法:1)按区域负荷情况和地理位置合理安排分布式电源装机容量,即功率容量大小,按需供电量合理安排分布式电源总装机容量和各负荷之间关系。2)依据分布式电源所处位置,结合规划方案和当地电网情况合理确定接入系统的位置、方式、规模及方式。对于无发电能力的区域可采用“点状”安装,对有电力供应但供电半径较长、电压等级较高且对供电可靠性要求较高的区域可采用“线状”安装。
随着经济社会与城市化建设水平地不断提高与发展,我国分布式电源和微电网发展迅猛,但由于其起步较晚,还存在着诸多问题并亟待解决相应的对策措施。目前我国分布式电源发展现状与存在问题如下:由于对分布式电源规划缺少系统的理论指导及规划方法研究,致使项目建设过程中盲目进行,导致项目质量不高;缺乏系统、完善的规划及管理制度。因此必须加强对现有技术人员及管理人员进行分布式电源规划方面知识的培训、交流和研讨,从而使规划更具科学性。在此基础上要加强研究力度,进一步提高规划水平,以更好地为社会发展服务,同时还要对国家政策进行进一步完善和改进[4]。
随着电力系统的日益复杂,分布式电源规模不断增大,分布式发电并网成为电网安全稳定运行的重要环节。由于分布式电源的接入带来了大量无功功率,因此合理地规划好分布式电源的有功无功功率补偿非常重要。在大量分析研究的基础上,提出了一种考虑负荷调整要求和容量裕度两方面综合考虑的有功无功补偿方案。首先,通过潮流计算确定负荷曲线趋势变化时相应分布式电源接入点在规划时段内所需提供功率的大小,然后将各类型并网电力系统按照其出力特性分为三类,根据不同情况确定各类型发电机组有功和无功功率分配方案的取值范围[5]。提出一种基于潮流计算结果及有功和无功功率损失最小化原则对并网点进行综合分析、综合评估后再得出相应电网运行方式下机组容量、电压跌落情况时合理有功无功补偿值的方法。在现有无功补偿方案理论基础上提出一种计及功率因数、谐波含量、电压跌落以及有功/无功补偿等方面综合考虑负荷变化情况的分布式电源接入点规划方法,可使线路损耗和经济损失最小。在《华北电网调度管理规程》中规定,各变电站内所有无功补偿装置均需接入电网,在变电站总容量未增加至允许容量(含变压器)情况下,各变电站内安装的所有容量在一次网与二次网间进行分配,若负荷变化较大时应调整电压跌落控制措施。
4结语
综上,随着我国社会经济的不断发展,人们对电能的需求越来越大,而在配电系统中分布式发电成为一种新型能源,分布式能源在配电网中的应用,既可以解决传统电能短缺、供应不稳定等问题,又可以实现分布式电源与大型电网之间互动互补,提高电能质量。因此,国家相关部门应当加强对配电网规划的重视力度,将分布式发电技术应用到传统配电系统中,同时国家也应建立完善的保障机制,确保分布式发电建设顺利进行。
参考文献:
[1]周炳华,姚海燕,崔金栋.能源互联网视角下对配电网规划的影响分析与对策建议研究[J].科技创新与应用,2020(31):126-127.
[2]刘凯诚,钟鸣,曾平良.考虑分布式可再生电源和储能的智能配电网可靠性评估综述[J].电测与仪表,2021,58(07):1-11.
[3]张剑峰.基于分布式发电的配电网规划问题的分析[J].低碳世界,2019,9(11):106-107.
[4]刘澄,王辉,李天慧.分布式新能源发电对配电网电压影响研究[J].可再生能源,2019,37(10):1465-1471.
[5]黄佩瑚.基于分布式发电的配电网规划相关问题的探讨[J].住宅与房地产,2019(03):234.
作者简介:卢卫平(1076.8-),男,大专,工程师,湖南新化,汉,从事工作:配电网规划。




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