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基于新能源发展背景下的配电网接纳能力分析

时间:2017-11-11 08:55来源:未知 作者:中国论文榜编辑 点击:
摘 要:在新能源快速发展的背景下,对配电网安全稳定的运行提出了新的挑战,研究如何提高新能源配电网接纳能力已经成为各大电力企业工作管理的主要内容。因此,文章结合甲城市新型能源规划,并查阅了大量文献和资料,根据配电网特性,提出提高配电网接纳能力
摘 要:在新能源快速发展的背景下,对配电网安全稳定的运行提出了新的挑战,研究如何提高新能源配电网接纳能力已经成为各大电力企业工作管理的主要内容。因此,文章结合甲城市新型能源规划,并查阅了大量文献和资料,根据配电网特性,提出提高配电网接纳能力的措施。 
  关键词:新能源;配电网;接纳能力;研究探讨 
  中图分类号:V242.3 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2017)30-0186-02 
  引言 
  近年来,我国新能源装机容量逐渐扩大,在很多城市的配电系统中都出现了电力消纳的问题。我国新能源发电技术还不够成熟,其产生的电力具有很强的不稳定性,再加上大配电系统消纳新能源电力的相关机制不够完善,极大的限制了配电网接纳新电力的能力,在这样的基础上,通过定量分析法,研究配电网接纳新能源的能力就显得尤为迫切。 
  1 甲城市目前新能源发展现状 
  甲城市位于我国中西部地区,风力比较大,日照比较充足。为响应国家提出的“绿色、环保、经济、生态、和谐”的发展理念,从2010年开始,在当地政府的指导下,建立大量风力发电厂和太阳能发电厂,截止到2016年底,甲市风电装机的容量已经达到了4512.42MW,光伏发电的总装机容量高达1452.44MW,主要通过220kV以上的电网阶段接入[1]。 
  2 新能源发电特性 
  由于接入甲市配单的新电力能源主要为光伏电站,因此,本文主要对光伏电站出电的特性进行分析。 
  2.1 出电特性 
  相关实例表明,影响光伏电站出电功率和太阳辐射数据、周围稳定、电板倾斜度有关,通过调查显示,夏季和冬季相关数据比较具有代表性,其出电特性主要体现在以下几个方面:第一,甲市夏季日出主要集中在早上6点~晚上7点,冬季为早上7点~下午5点;第二,在一年四季光伏电站发电的最大值主要集中在中午12点~下午2点;第三,在夏季晴天时,由于太阳辐强度比较大,光伏电站出电值最大声,通过不完统计,此时出电的最大值可达总装机容量的80%~90%,其最大值大约高出冬季最大值的2%~5%;第四,在阴天太阳辐射度比较低,很大程度上降低了光伏发电系统的出电数值,其最大程度大约为装机容量的35%~40%。 
  2.2 对配电网的影响 
  在光伏发电应用到到甲市配电网系统中以后,促使原辐射状的无源网络,演变为有源网络,其分布情况和保护装置都发生了明显改变,引起光伏发电对配电网的安全运行的影响主要体现在以下几个方面: 
  (1)对电压的影响 
  通常情况下,配电网的运行方法呈现辐射状,当新电源接入配电网中以后,就会降低输送线路传递电力的功率,促使馈线负荷节点位置电压升高,升高数值和接入配电网新电源的位置和容量有直接关系。从而导致电力系统中的电压发生波动或者闪变,从而影响用户的具体使用情况。 
  (2)对短路电流的影响 
  当配电网络侧面发生短路以后,接入配电网络的光伏新电源并不会对短路电流起太大的作用,通常情况下,稳态短路电流仅仅超出新接入电源电流8%~20%。同时为确保配电网电流传输的稳定性,减少发生短路造成影响,往往采用过流保护和熔断保护双重保护方式就对短路线路进行保护。但光伏电源具有极高的渗透率,当其在馈电线路上发生短路故障,导致馈电线路很难检测出其发生的短路故障,从而影响配电线路的稳定运行。 
  (3)非正常孤岛的影响 
  在配电网络中,随着接头电源的增多,会增加发生非正常孤岛发生的概率。相关专家和学者曾通过故障树理论,对配电网非正常孤岛发生触电的可能性进行分析,研究表明,即使有再多的电源接入配电网中,只要处理措施选择得当,也能把非正常孤岛的风险控制在某一特定范围中,并不会对配电网整体运行系统造成影响,也就说在配电网中接入新电源以后,发生的非正常孤岛现象是可以克服的,并不对整个系统造成不良后果[2]。 
  (4)对配电网设计、规划、运营的影响 
  随着我国社会经济的发展,新能源发电已经成为一种新的发展趋势,当新电源接入配电网中以后,就会在一定程度上降低集中式发电所占的比例,整个电力系统的结构、控制方式都会发生较大改变。同时,当新电源进入到配电网中以后,用户也可以参与到电力的管理和运营中,此时传统的电力企业发展运营模式也就难以适应新能源背景下的配电网运营管理模式。为切实解决此类问题,相关专家提出了模拟电站等新型运营管理模式,取得了良好效果,可以大范围推广应用。 
  3 提高配电网接纳能力的措施 
  3.1 合理划分配电网管理区域 
  就甲市配电网系统而言,主要从中低压电压层面对配电网接纳新电源的情况进行分析,所以在划分配电网管理区域时,也要以220kV变电站为主要切入点,按照相互联系的原则,逐一找到和220kV相互联接的110kV变电站、35kV变电站等,然后再找到与之相互匹配的新能源接入点,然后重复上述步骤,一直到电网的末端。 
  在具体划分工程中,普遍存在两种较为特殊的情况,一种虽然变电站的地理位置在A区域,但是在具体运行过程中,主要由B区域、C区域等地的变电站进行供电,此时可以把A区域中的变电站划分到B区域、C区域的配电网管理中;第二种是变电站的具体位置在A区域,但其主要负责B区域或者C区域用户的供电,此时要把B区域和C区域的配电网管理划分导A区域当中[3]。 
  3.2 建立电网结构树 
  在合理划分配电网管理区域的基础上,综合考虑配电系统中的闭环结构和开环运行等特点,按照一定的规律和方法,把各个区域中的电网结构进行梳理,形成电网结构树,具体情况如图1所示: 
  通过节点和支路把某一个区域中的配电网连接起来,就可以清楚看出各个变电站之间的关系,从而形成完善区域电网初始参数。在实际运行过程中,要根据实际情况选择科学合理的节点和支路。就甲市配电网而言,在构建电网结构树时,要以220kV变电站为大树的根部,110kV和35kV變电站为支路节点,以下各个变电站连接的线路为支路,即可形成配电网树状结构简图,为新能源的接入点确定提供数据支持[4]。
 3.3 新能源电力配电网接纳能力情况 
  当电网结构树建立完成以后,通过对结构树和初始参数的分析和整理,就可获得该区域配电网接纳能力的具体情况,就甲市电网结构树而言,可以按照先低压后高压的原则对配电网接纳能力进行分析。由于甲配电网的结构相对比较复杂,而且高压、中压、低压纵横交错,大大增加了配电网接纳能力的分析难度。主要体现在两个方面,第一,配电网输送能力的限制比较大;第二,变电站变电容量的差异性比较明显,在具体运行过程中以正常运行方式为主。 
  就35kV的变电站而言,限制其接纳新能源的主要因素是上级线路的输电能力;就110kV变电站而言,在具体接纳过程中,可分为两种,一种是35kV电压接入,主要受到110kV变电站变电容量的限制,另一种是110kV接入,主要受到上级线路输电容量的限制[5]。也就说不同电压等级其配单接纳新能源的能力不尽相同,所以在实际运行过程中,必须根据不同电压等级接入不同的新能源,才能切实提高配电网的运行效率。 
  4 结束语 
  综上所述,在新能源不断发展的背景下,对配电网接纳新能源的能力提出了更高的要求。本文以甲城市目前新能源发展现状为前提,在分析新能源发电特性的基础上,从合理划分配电网管理区域、建立电网结构树、根据新能源电力配电网接纳能力情况,有针对性的接入新能源三个方面分析了基于新能源发展背景下,提高配电网接纳新能源的措施,希望對我国电力系统持续稳定的运行有一定帮助。 
  参考文献: 
  [1]赵珊珊,宋晓辉,孟晓丽.双层次能源联络线结构配电网的接纳能力分析[J].电力系统自动化,2016,02:63-68+76. 
  [2]吴骏.配电网接纳分布式电源能力分析[J].四川电力技术,2016,01:77-81. 
  [3]王守相,葛磊蛟,张齐,等.配电网分布式能源接纳能力影响因素分析[J].供用电,2016,04:2-7+63. 
  [4]赵胜霞,刘俊勇,向月,等.考虑配电网接纳能力的电动汽车充换电服务网基础设施配置方案分析与评估[J].电力自动化设备,2016,06:94-101. 
  [5]罗庆,黄民翔.计及电动汽车的配电网概率潮流计算及接纳能力分析研究[J].机电工程,2015,11:1498-1503.

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