分布式电源在农村电力网中应用的初探

张延德 张晨源

摘要：分布式电源是一种在配电系统中使用的小规模发电系统。当前，在国外很多国家应用广泛。本文将对分布式电源在农村电网中的具体应用进行分析，以供参考。

关键词：分布式电源;概述;应用;电网改造

1.前言

农村地域广阔、线路供电半径长，低压配电网存在三相线路阻抗不对称、负荷三相不平衡、阻抗比较大等因素，容易出现低电压问题，也造成电源的不稳定。

2.分布式电源概述

分布式电源（DG）是一种分散配置在配电系统中的小规模发电系统。目前，欧美等发达国家在DG方面取得了突破性进展，分布式发电设备制造技术日趋成熟，DG接入电网的比例较高，欧洲部分国家分布式电源的装机容量已接近或超过其总装机容量的50%，而且出现了分布式能源入网的标准。中国已经明确提出了开展DG供能技术方面的研究工作，包括DG系统与大电网的并网，以及并网运行后DG系统的优化、协调和控制等方面的研究。

DG包括再生能源发电（如风能、太阳能、海洋能等）和不可再生能源发电（如内燃机、微型燃气轮机、燃料电池等），目前国际上主要采用再生能源发电。DG可以直接连接到变电所、配电线路或用户。DG的应用可以提高配电网的电压质量、可靠性、经济性、能源使用效率。但是，DG在配电网中的应用影响了配电网的电压分布及调节、继电保护、潮流分布、对配电网规划设计及商业运营等，给配电网的运行带来一系列新的技术问题。而DG的优化配置对配电网的各项指标及运行情况起到决定性的作用，很显然在DG优化配置时需要考虑技术上的可行性、DG的安装位置和容量、电压及短路电流等限制条件。

中国地域辽阔，具有丰富的清洁能源。这些能源多处于广大的农村，分布式电源在农村电力网（以下简称农网）接入是必然的。本文研究的目的是根據中国农村电力网的特点给出DG的类型，以电能损失最小及年经济效益最大为目标确定DG的安装位置及安装容量。同时，在配置DG时，综合考虑DG对节点电压、电能损失及短路电流的综合影响。

3.分布式电源在农村电网的应用

3.1DG类型的选择

中国西藏、新疆、青海、宁夏和内蒙等地区属风能或太阳能资源丰富地区，因此适合中国农村电力网的主要是风能及太阳能。另外，在天然气丰富的地方可以采用微型燃气轮机。在应用分布式电源时，为了减小分布式电源对网络潮流、电压分布、馈线热极限和继电保护等方面的影响，需要考虑DG的持续运行时间。

3.2配置DG的数学模型

根据中国农村电力网的结构及运行特点，以独立树干或干线为单位配置DG，设干线的独立节点总数为N。在确定DG的安装位置及容量时，需要综合考虑DG对电压分布、降损效果、短路电流以及负荷不确定性的影响。

本文定义描述各节点所配置DG对电压分布、降损效果、短路电流的综合影响程度为节点的优先等级，优先等级高的节点优先考虑安装DG。设干线各节点安装单位容量的DG，Zi为干线节点i安装DG的优先等级，节点i安装DG对干线电压分布的影响用VZi表示，对干线损耗的影响用LZi表示，对短路电流的影响用SZi表示，则

式中：w1、w2、w3——权系数，w1、w2、w3≥0;Ve——干线的额定电压，kV;V0k——未安装DG前节点k的电压，kV;Vik——节点i安装DG后节点k的电压，kV;ΔP0——未安装DG前干线的总损耗，kW;ΔPi——节点i安装DG后干线的总损耗，kW;ik——节点i安装DG后节点k的三相短路电流，A;I0k——未安装DG前节点k的三相短路电流，A;I*——节点i安装DG后节点k的最大三相短路电流，A;0I——未安装DG前节点k的最大三相短路电流。

3.3供电线路参数优化

考虑到农网线路长度和有功功率对末端电压影响非常显著，可以对有功分量和线路电阻参数进行优化。对于低压配电网而言，需要尽量减少线路电阻阻值和阻抗。从电网软硬件设施两方面着手，一是优化配电网基础设施，根据现行标准对设施落后地区更换大截面导线，增设变电站，减小已有站点的供电半径;二是优化电网管理布局，优化供电线路参数，提升供电质量。

3.4优化功率分布

无功功率与有功功率对电压压降的影响均非常显著，故对功率管理的优化在治理低压问题中十分重要。有功功率的提升与配电过程中电压的损耗成正相关，因此可以通过经验预测与负荷监控方向规划和转移地区较大负荷，保证三相负荷的实时平衡，最终通过对有功功率的优化，减小电压网损;无功功率的增加直接引起电压的下降，因此在布置DG电源点的时候，要重视无功功率的补偿问题，电网无功电源配置的主要准则有“随电机布点、随变压器同台布点、沿线路分散布点、变电站集中补偿”，做好无功优化能够有效减少农网电压压降的问题。

4.农村配电网规划升级改造的对策

4.1对农村的电网结构进行合理的规划

电网结构的优化是农村发展的重要问题，为了改善农村配电网建设发展，需要重视相关工作的合理性和有效性。农村配电网的规划建设要根据具体情况进行分析，在实施规划方案前需要积极对农村环境进行调查，保证规划方案实施的科学性和严密性，能够避免一些损失问题的产生。配电网的规划实施要重视前期方案的合理性及后期的跟踪，更大程度地发挥电网的使用效率，减少电能的损耗，保证配电网结构整体规划的合理性。

4.2使用先进的技术开展工作

农村配电网规划管理工作中，应尽可能地使用合理的科学技术方式，利用先进技术提高电网工作效率，有助于改善传统的工作模式。将科学技术与配电网规划工作紧密结合，不断提高农村的供电质量，用先进技术带动农村电网规划的有效性，可实现在线监督和管理。通过运用科学技术能够获取更准确的数据信息，充分发挥科学技术应用优势，提高农村电网整体的服务质量。

4.3为农村供电提供可靠保障

农村供电服务质量的稳固提升，需要持续加强配电网的科学规划，这是实践工作的根本基础。农村配电网工作人员要做出深入的研究和分析，针对农村配电网负荷精确地进行推测，进而制订科学、可靠的实施计划，保证计划的可执行性。农村配电网规划建设需要深入了解其中各方面的问题，每个决定都不能太过仓促，在配电网规划方案实施过程中出现问题需及时地给予解决。

4.4加大农村配电网的资金投入

农村经济发展比较缓慢，生产力水平不够高，使得配电设备都比较陈旧，为了促进配电网规划的顺利实施，需要积极加大资金投入。任何项目的实施都需要一定资金的支持，农村配电网规划需要受到重视，利用项目资金就可以改善供电质量，及时更新配电设备，保证配电网工作过程中能够稳定。配电网相关工作人员要根据农村具体用电情况，考虑使用更合适的变压器，需要确保变压器能够满足农村配电的安全使用，还要有一定的可纳性容量。因此，农村配电网规划过程要细心考虑细节问题，重视资金的有效投入，避免资金浪费现象，能够发挥配置的新设备的作用，避免因设备老化发生问题的情况。配电网企业还要重视专业人才综合能力的培养，为农村配电网规划提供有力支持，及时对配电网工作人员进行培训，不断提高农村配电工作发展实力，促进工作人员创新思路的有效发展。

5.结束语

综上所述，随着科技水平的不断发展，分布式电源在电力系统中的应用也将更加广泛，其在农村电网的应用也将促进农村电力系统的快速发展。

参考文献

[1]李亚迪，纪建伟.基于接入分布式电源的低压配电网低电压问题研究[J].农业科技与装备，2018（7）：40-42.

[2]王立地，孟晓芳，王俊，等.分布式电源在农村电网低电压治理中的应用[J].供用电，2019，33（7）：23-27.