新能源发电背景下电网调度问题的研究

廖子熙

摘 要：本文通过对新能源发电系统对配电网架构分析，配网潮流的计算，对继电保护的影响和配网故障恢复方面进行了研究，分析新能源发电系统对现有电网调度的影响因素及相应对策。

关键词：新能源；电网调度

1 前言

近年来分布式发电的研究越来越受到各个国家的重视。许多国家和地区已经将新能源分布式发电技术进入了实用化阶段，国内在新能源发电方面也走在了前列，其中包括了风力发电机组、光伏电池阵列、水力蓄电发电机组以及小型热电联产等设备。本文将结合新能源发电的容量和分布式新能源的接入位置这些因素，通过正常情况下以及发生故障时的分析，研究新能源发电对地区电网调度各方面因素的影响。

2 新能源发电系统对配电网架结构影响分析

目前配电网的接线方式一般采用放射式接线、树干式接线以及环网式接线，采取何种接线方式取决于经济性以及供电可靠性。

2.1 放射式接线

⑴单回路放射线式接线。这种接线方式具有操作维护方便，线路敷设简单等优点，但同时也就有可靠性比较低，当某段线路发生故障时，该段线路上的所有用户都需要停电，影响面积比较大等缺点。

⑵有公共备用干线的放射式接线。这种接线方式除了具有单回线路放射式接线优点外，还具有在电源发生故障时能够保证对用户的供电的优点，因此一般可以供二级负荷，如果备用电源可靠也可以供以及负荷。

2.2 树干式接线

⑴单回路树干式接线。该接线方式是从降压变电站引出干线，所有负荷都是从该干线的分支线中引出用于供电，总的引出线路比较少，能够减少供电设备的数量以及投资，同时线路架设也比较简单，但这种接线方式的供电可靠性比较差，当主干线发生故障时，干线上的支线上的负荷都将停电，一般只能用于对三级负荷的供电。

⑵双回路树干式接线。这种接线方式可以分为单侧供电双回路树干接线方式以及双侧供电双回路树干接线方式两种，双回路树干接线方式的供电可靠性要比单回路树干式供电可靠性要高，但是增加了电网投资并且接线方式也更加复杂。由于双侧供电双回路树干接线方式增加了一组供电电源，供电可靠性将更高，能够满足对重要用户的需求。

2.3 环网供电方式

在以上介绍的几种介绍方式中，环网供电接线方式的可靠性是最高的，它可以开环运行也可以闭环运行，无论那一段线路出现了故障，都能够保障非故障路段不停电运行，但是其接线方式、整定配合以及保護装置等方面都将比较复杂。

新能源发电系统的接入，将使地区电网从一个辐射状的网络变化成为一个分布电源并且与用户互联的一个电网络，在没有分布式的新能源电源时，线路上的潮流是单方向的，并随着距电源距离的增加有功电流逐渐减小。但当并入了分布式新能源后，电网中系统的潮流不再是单方向，根据分布式新能源接入的位置、容量以及负荷的大小，电网线路中的潮流可能增加也可能减小。

3 含新能源电网的配网潮流计算

新能源发电与系统相连具有多种接口形式，如果需要精确的计算各种分布式新能源接入电网后系统的潮流，那么就需要考虑电源的不同类型以及接口形式，建立相应模型。

鉴于中小容量的新能源发电系统并入电网后，很少正面参与系统的电压调节，从系统的角度来看，新能源发电系统可以看成是具有可控功能的动态负荷。在本文的研究过程中，视新能源发电系统的出力保持不变，不会随着节点电压的变化而发生变化，同时新能源发电系统一般靠近负荷侧，于是可架设新能源发电系统的接入点在负荷节点上。

基于此，含有新能源发电系统的电网潮流可采取叠加算法，将分别计算系统电源对电网线路的影响以及新能源发电系统对电网线路的影响，将系统电源等效电压源并且将其短路，把新能源电源等效功率表示为电流源并将其开路，用来计算含有新能源发电系统的电网线路上电压的分布。

4 新能源发电系统对电流保护的影响

电流保护是基于电流升高而发生动作的一种保护，根据其继电保护的速动性要求，保护装置的动作时间必须能够满足系统的稳定性已经用户的供电可靠性。在简单、具有选择性以及可靠的条件下，保护装置动作越快越好。对于仅仅反映电流增加而瞬时能够动作的电流保护成为电流速断保护。限时过流保护为了保证继电保护装置动作的选择性，不会使停电范围增大，继电保护装置其动作值的整定必须能够保证下一条线路的出口处发生故障时保护不起动，即躲开下一条线路出口处短路条件来进行整定。过电流保护的整定通常按照其起动电流躲开最大负荷来进行计算，在一般的情况下，过电流保护不但能够保护线路的全场，而且也能够保护相邻线路的作用，具有后备保护功能。

目前，我国的中、低压配电网中主要是单侧电源、辐射型供电网络，新能源发电系统接入配电网后，辐射式的网络将变为一种遍布分布式电源和用户互联的网络，潮流也不再是单向地从变电站母线流向各负荷。配电网潮流的变化使得电网中电流保护整定和机理也发生了深刻变化。

5 配电网故障恢复

新能源系统接入电网后，配电网的系统结构以及运行方式都发生了很大的变化，同时由于新能源的类型有很多，其相应数学模型以及在配电网中所承担的作用也并不完全相同，不能够按照常规并入电网中的电源来进行处理，这些因素对配电网在发生故障时的故障恢复都会带来一定的影响。

为了充分地利用新能源，提供配电网系统的稳定性以及可靠性，IEEE对新能源的并网标准IEEE929-2000进行了相应的修正，研究并且提出了解决孤岛问题的规则和标准：IEEE1547-2003。在该规范中规定了不能出现有意识的孤岛，鼓励供电企业以及客户尽最大可能地通过相关技术手段达到孤岛运行并且能够在其他如经济等方面达成共识。根据此标准的规定，可以用一种含有新能源孤岛的配电网故障恢复方法，通过分析表明，在分布式电源注入容量比较大的情况下，该恢复方法能够提高配网的运行稳定性以及供电可靠性。另外还可以用一种含有多代理技术的电网黑启动故障恢复方法，它通过与含有分布式电源的孤岛独立运行策略相互结合，形成了一种适用于现代电力系统故障恢复的新技术。与一般传统的故障恢复方法相比较，具有故障恢复成功率高和故障恢复速度快等一系列优点，同时在很大一部分程度上适应了分布式电源越来越流行的趋势，体现了分布式电源具有广阔的应用前景。

6 总结

通过以上的分析可知，新能源发电系统并入地区电网后，在容许分布式新能源孤岛存在的基础上，指定合适的故障恢复策略，能够大大提高电网的故障恢复成功率以及故障恢复速度，提高了供电系统的稳定性和可靠性。

[参考文献]

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[2]魏巍，李兴源，廖萍，等.含分布式电源的电力系统多代理故障恢复新方法[J].电力线系统自动化.2009，33 3）89-93.