新能源并网下微电网台区线损与无功多目标优化

严伟 冉万 刘雪峰

摘要：随着我国社会经济的发展以及科学技术的进步，人们的物质需求得到极大满足。在此基础上，人民群众开始追求更高质量的精神生活。随着环保意识的提高观念的不断推广和普及，特别是经济发展对生态环境造成的危害已严重影响了人们的生活质量，在这一背景下，发展清洁能源，保护生态环境不仅是社会经济发展的必然趋势，也是人民群众对生活质量提出的客观要求。近年来，随着太阳能光伏发电技术的不断完善和成熟，已成为电力行业中非常重要的一种发展方式，其应用范围也在不断的增多。本文深入分析光伏并网对地区电网线损的影响，并进行系统的阐述，为促进我国太阳能光伏并网技术及电力行业的发展，提供更多参考依据。

关键词：光伏并网;线损;电网

引言

在实际应用中，分布式太阳能光伏发电是目前应用最为广泛的一种太阳能发电方法，但这种发展方法在光伏发电机容量较小的情况下，能够使光伏光网对地方电网的线损率得到有效的降低。但随着太阳能光伏发展应用越来越广泛，分布式光伏发电机的数量也大幅度增多，光伏并网对地区电网线损的影响也在大幅度的提高，甚至对光伏并网发展的性能也产生了极大的影响。因此，技术人员必须要加强分析和研究光伏并网对地方电网线损的影响，提高关注度，以确保太阳能光伏并网发展的安全和可靠运行。

1光伏并网对地区电网线损的影响

在应用太阳能光伏发电技术的过程中，必须要将光伏电源，与某地区的电网系统进行连接，这一操作会在一定程度上改变电网系统中电流的分布形式。在原来的电网中，功率的流向是单一的，由正荷向负荷流动，而连接光伏电源后，其功率流向也会发生改变，不再是单一路线。在光伏并网中线路电压相同情况下，以实验作为前提，能够对光伏电源的容量和电源接入位置、地方电网线损三者之间的关系进行计算。通过多次实验得到的结果和相关数据，以此为根据制定相关的模型，能够进一步分析对线损模型的实际情况，从而深入了解光伏并网对地区电网线损的实际影响情况，为改善光伏并网的性能而提供更多的参考依据。

2光伏并网的实例说明

本文以某地区对光伏并网技术的实际应用情况作为实例，通过系统的分析，详细阐述光伏并网对地方电网的线损影响。实例地区使用的是66kV电网系统，这一系统采用辐射型网架结构，在系统中配备的节点和电源输出点数量分别为24和2。两个电源输出点一个用于连接主网，另一个用于风电场内。

2.1光伏电源容量影响的分析

假设该供电系统的网架结构保持不变，从而确保只有供电系统负荷以及光伏电源会对地方电网产生线损影响。在实际地区的改供电系统中，在符合分布的情况下，以网架结构不会变化作为前提，当光伏发电的电源电量处于充满状态时，将其接入地方电网中，就能够得到相应的实验数据。在对这些实验数据进行分析后，得出以下结论：1）连接光伏电源相和地方电网后，在一定范围内产生的并网容量能够使地方电网线损率降低，但超过这个范围后，地方电网线损率就会提高。在对实验结果进行仿真分析后得出最终结论，当光伏发电电源容量小于地方电网的承载负荷时，线损率就会降低;反之，线损率则会大幅度提高。2）在线损率的状态下，将这一阶段的并网容量称之为最佳光伏电源容量。外界因素会对最佳容量的大小和范围产生影响，而网架结构和网架承载负荷是最主要的影响因素，两者之间成正相关;除此之外，最佳容量值还会受到主电网变压器和光伏电源注入节点之间的电气距离的影响，距离越近容量越大。一般来说，光伏并网的最佳容量值低于地方电网负荷值，通过试验证明，光伏并网最佳容量值应当为地方电网负荷值的30%，此时能够更好的发挥出光伏并网的优势，同时这也是检验光伏电网对地方电网线损影响的重要依据。

2.2光伏电源位置影响的分析

假设光伏电源板的容量为15MW，光伏电网中各个节、电站的间距相等，同时忽略电站联络线的影响，从而减少计算量。在这一前提下，通过实验证明，当变更光伏电源接入位置时，线损率也会随之发生变化。具体变化情况如表1。20号和11号节点分别是地区电网线损率的最高点和最低点，深入分析发现11号节点的总负荷量为10.2MW，占地方电网的负荷率的16.9%，此时光伏电源平均出力率为7.9MW。也就是说此时可以完全消耗光伏电源的出力量。而当光伏电源接入到10号或9号节点时，虽然因为离最佳节点近，总负荷量依然较小，但线损率仍有较小的变化。由此可知，电网网架结构、光伏电源总体容量、光伏电源平均出力率、光伏并网负荷分布、地方电网负荷率都会对光伏电源最佳接入产生影响。

2.3光伏电源接入电压等级的分析

电压等级也是影响光伏电源对地区电网线损率的重要因素之一，可以通过实验进行证明。在进行这一实验时，需要满足以下前提：1）地方电网网架结构不变。2）接入节点选择实例地区电网24节点中的第18个节点。3）为了减少计算结果的随机性，要以地方电网和光伏并网网架相关数据及参数不变作为实验前提。4）在实验过程中，光伏并网最低负荷的比例取值为地方电网的15%。在上述实验条件下，通过进行多次实验得出数据，并对数据进行分析，可得出结论：在参数不变的情况下，电压等级越高，地方电网的线损率随之降低，两者之间是反比关系。

2.4光伏剩余电量不完全消纳

在台区内部，分布式光伏电源的电量超出了用户的用电需求，但是在台区分配时，电量无法在台区完成消纳，同时还会留有部分上网电量，需要经由其他台区进行消纳，此时台区电能表会呈现出反向有功电量。在这种环境之下，台区内部的电流潮流方向会转变为分布式光伏电源的用户潮流，并通过分流面向其他用户实现电量供给，满足其负荷需求。在这一供给过程中，台区配变系统会由于反向有功电量而启动方向升压，从而使剩余电量可以进入到公共电网当中，公共电网内的剩余电量可以为某台区用户负荷需求高时段提供供电，从而实现电量的应用。

2.5光伏含有剩余電量的线损核算

在台区内部，用户安装了分布式光伏电源进行电量的获取，光伏电源的发电总量提供给用户进行用电上网后，电量多余的部分经由台区电网向其他用户提供，并由其他用户进行消纳，此时需要重新调整线损的核算计量方式。在发生有剩余电量的情况之下，台区内电网需要对多余的电量进行接纳并重新进行分配，因此此时台区电网的潮流方向实际上发生了根本性的改变，潮流电量除了流向传统电网用户之外，还会流向就近的已安装分布式光伏电源的用户，从而使台区内的供电环境和供电结构发生了根本变化。在进行电能计量时，除了需要对台区电网电能表抄表数据进行统计之外，还需要对分布式光伏电源的电能表数据进行统计和计算，而传统计量方法和售电计费方法主要以燃煤标杆电价进行电费计量，并由电网公司进行统一收取，因此传统电能计量并未考虑实际的光伏电源联网环境。

结语

综上所述，分布式光伏电源的安装和使用随着技术的发展逐渐普遍，在与公共电网进行并网运行后，两个方面的供电方案相互结合，导致电量的计量方式和线损核算方式也应当进行调整。相关技术人员在进行数据核算时，除了需要进行精准、细心的抄表数据对比分析之外，还应当对光伏电源的电量使用情况做出判断，从而形成线损核算方案。

参考文献：

[1]刘洪，徐正阳，葛少云等.考虑储能调节的主动配电网有功——无功协调运行与电压控制[J/OL].电力系统自动化，1-8.