分布式电源的配电网潮流计算

分布式电源的配电网潮流计算

发表时间：2019-05-17T09:52:59.897Z 来源：《电力设备》2018年第33期作者：王娟

[导读] 摘要：在分布式电源系统当中它主要是和大电网的供电系统起到了一个相互协调和补充的作用，这主要是利用了现有的综合设备以及资源，从而可以给用户提供一个更为良好的电能可靠的应用方式。

（国网临汾供电公司调控中心山西临汾 041000）

摘要：在分布式电源系统当中它主要是和大电网的供电系统起到了一个相互协调和补充的作用，这主要是利用了现有的综合设备以及资源，从而可以给用户提供一个更为良好的电能可靠的应用方式。由于分布式电源通过了并网以后，这对于在各个地区的电网运行以及在其结构当中都发生很大的变化，有着一定的影响，因此，分布式的电源潮流计算就起到了一定的作用，也是作为评估的重要方式，作为优化电网运行的重要理论基础，通过我们长期的研究证明，其技术已经较为成熟，利于长足的发展。

关键词：分布式电源；配电网；潮流计算

分布式发电系统（Distribute Generation，DG）因具有灵活、高效、可靠等优势而发展迅速。在电力系统稳定运行的情况下，大量DG的接入对配电网的稳定性、网络损耗及电压分布造成了较大影响。因此，需要采用改进传统潮流分析的方法来处理DG接入问题。

传统的配电网潮流算法主要有牛顿拉夫逊法、直接法和前推回代法3种。DGs种类的各异性使其不适用于传统潮流计算方法，加之与传统发电机组计算模型不一致，这使得含DGs的配电网潮流计算更加复杂。因此，建立各种DGs的潮流模型是求解含DGs配电网潮流的关键所在。前推回代法具有易编程、收敛性好、计算效率高、占用内存少、不需要求Jacobi矩阵等优点，在配电系统中应用广泛。但是该方法要求配电网除首端平衡节点以外的节点都为PQ节点。在此基础上，建立新的DG计算模型，提出一种改进的前推回代算法有效处理PV节点。通过反复仿真分析，确定该算法有效，可用于含DG配网的运行分析。

1 分布式潮流计算的重要性

在目前条件下，分布式电源的容量其大小均不同，一般在配电系统中，都有不同数量的分布式电源，所以，在分布式电源当中应用潮流计算是具有非常关键的作用。在一般情况下，在接入分布式的电源当中，由于它的配电网不同，所以在它的节点位置就会具有一定的电压以及功率，也会受到不同程度的作用，从中我们可以看出，一旦要对这些分布式的配电系统进行分析量化处理时，必须要应用相关的潮流计算法。在现阶段，一般应用潮流计算法时都没有充分的考虑到分布式电源所造成的一定影响，因此，在应用时不能直接用该方法进行计算。如果在先前了解分布式电源的主要模型，再对其进行操作，就可以充分的了解到分布式电源它的具体节点可以怎样转化为普通节点，也就可以保证潮流计算的最终结果可靠性。

2 DG的潮流计算模型

2.1 DG节点类型处理

在传统配电网中，通常将根节点视为平衡节点，而其他中间节点视为PQ节点。DG不同于传统发电机的运行方式和控制特性，在确定性潮流计算中归结为PQ节点、PI节点、PV节点和PQ（V）节点。PI节点的无功功率由前次迭代得到的电压、恒定的有功功率和电流计算后转化为PQ节点，PV节点的无功功率通常用灵敏度矩阵修正[14-15]或以节点电压偏差和节点电抗矩阵的关系修正[16-18]后转化为PQ节点，PQ （V）节点的无功功率以异步发电机参数和机端电压的关系计算后转化为PQ节点。各种DG节点类型转化的本质是在迭代过程中将各类节点转换成前推回代法及其改进方法可以方便处理的PQ节点。

需要说明，PQ型DG与PQ节点相比，只是功率流向相反，在潮流计算时只需改变功率符号，将其视为负的负荷。PV型DG与PV节点类似，须有足够的无功可调量用以维持给定电压的幅值。若无功不足或无功注入源不再有备用，无法继续提供电压支撑，使得节点电压不能维持在给定值，根据PVPQ节点转换逻辑[19]，PV节点转化为PQ节点。

2.2 改进控制策略下DG新的节点类型

随着DG深入研究，在改进控制策略下，输出电气特性与传统控制策略下有很大不同，在潮流计算中建立模型、确定节点类型时，四种常见的DG节点类型不再适用。文[20]采用直接控制策略，根据并网光伏发电功率模型得到其PQ运行区域图，参照并网点电压从运行表中选择合理的运行点及对应的PWM幅值调制比ma和移相角a作用于并网逆变器，使得输出有功、无功功率依赖于并网点节点电压，可处理成有功和无功均受电压控制的P（V）Q（V）的节点类型。文[21]给出了质子交换膜燃料电池并网运行时，逆变器采用电流内环电压外环的同步PI控制策略，模型中增加了SPLL环节，使负荷发生阶跃变化时，燃料电池并网系统输出有功功率保持不变，输出无功保持为零，因此不能处理成PV节点，可视为Q=0的PQ节点。

2.3 DG处理成有功恒定的依据

光伏发电系统有功输出依赖于光照和温度，风力发电机组有功输出依赖于风速，具有随机性和时变性，但在确定性潮流计算中可处理成有功恒定的节点类型，这是因为确定性潮流计算属于点迭代法，求得的潮流解均为瞬时状态，对光伏发电或风力发电建立数学模型时，应建立离散时间的确定性模型，在潮流计算时，认为可以预测或者给定光照强度或风速的精确值，进而计算有功的精确值，这种思想和负荷在潮流计算中简化处理方法相似。根据负荷曲线可知，负荷也是随时间变化的，加之负荷种类多，其工作状态具有随机性和时变性，如何建立准确适用的负荷模型仍未很好解决。在确定性潮流计算中，需对负荷模型进行简化，采用综合预测负荷或某一时刻的真实负荷建立恒功率静态模型，处理成PQ节点。

燃料电池不受外界因素影响，通过理想假设简化模型，通过半经验模型，导出逆变器输出电压关于相角的公式，可以认为通过气体流量控制相角，进而控制有功输出恒定，这与常规发电机通过调节气门来实现有功调节类似。对微型燃气轮机建模时，通常把微型燃气轮机及电气部分当作一个整体来建立稳态模型，当负荷变化时微型燃气轮机转速虽然发生变化，但基本维持在额定转速附近，保证输出功率恒定。

3 算例结果及分析

IEEE33测试系统中总有功负荷为3715kW，总无功负荷为2300kvar，基准电压和潮流收敛精度分别取10.5kV和10-5。本文基于改进前推回代法、PV型DG无功采用节点电压偏差和节点电抗矩阵的关系修正，定量分析加入不同类型DG对配电网潮流的影响。

为保证整个配电网络是严格吸收型的受端网络，且需要尽量避免DG加入后产生逆向潮流，DG加入配电网时渗透率不易太高

本文基于与节点编号无关的改进前推回代法定量分析了各种DG接入系统后潮流，仿真结果表明，DG接入类型、布局方式的改变不影