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基于新能源發展背景下的配電網接納能力分析

時間:2017-11-11 08:55來源:未知 作者:中國論文榜編輯 點擊:
摘 要:在新能源快速發展的背景下,對配電網安全穩定的運行提出了新的挑戰,研究如何提高新能源配電網接納能力已經成為各大電力企業工作管理的主要內容。因此,文章結合甲城市新型能源規劃,并查閱了大量文獻和資料,根據配電網特性,提出提高配電網接納能力
摘 要:在新能源快速發展的背景下,對配電網安全穩定的運行提出了新的挑戰,研究如何提高新能源配電網接納能力已經成為各大電力企業工作管理的主要內容。因此,文章結合甲城市新型能源規劃,并查閱了大量文獻和資料,根據配電網特性,提出提高配電網接納能力的措施。 
  關鍵詞:新能源;配電網;接納能力;研究探討 
  中圖分類號:V242.3 文獻標志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)30-0186-02 
  引言 
  近年來,我國新能源裝機容量逐漸擴大,在很多城市的配電系統中都出現了電力消納的問題。我國新能源發電技術還不夠成熟,其產生的電力具有很強的不穩定性,再加上大配電系統消納新能源電力的相關機制不夠完善,極大的限制了配電網接納新電力的能力,在這樣的基礎上,通過定量分析法,研究配電網接納新能源的能力就顯得尤為迫切。 
  1 甲城市目前新能源發展現狀 
  甲城市位于我國中西部地區,風力比較大,日照比較充足。為響應國家提出的“綠色、環保、經濟、生態、和諧”的發展理念,從2010年開始,在當地政府的指導下,建立大量風力發電廠和太陽能發電廠,截止到2016年底,甲市風電裝機的容量已經達到了4512.42MW,光伏發電的總裝機容量高達1452.44MW,主要通過220kV以上的電網階段接入[1]。 
  2 新能源發電特性 
  由于接入甲市配單的新電力能源主要為光伏電站,因此,本文主要對光伏電站出電的特性進行分析。 
  2.1 出電特性 
  相關實例表明,影響光伏電站出電功率和太陽輻射數據、周圍穩定、電板傾斜度有關,通過調查顯示,夏季和冬季相關數據比較具有代表性,其出電特性主要體現在以下幾個方面:第一,甲市夏季日出主要集中在早上6點~晚上7點,冬季為早上7點~下午5點;第二,在一年四季光伏電站發電的最大值主要集中在中午12點~下午2點;第三,在夏季晴天時,由于太陽輻強度比較大,光伏電站出電值最大聲,通過不完統計,此時出電的最大值可達總裝機容量的80%~90%,其最大值大約高出冬季最大值的2%~5%;第四,在陰天太陽輻射度比較低,很大程度上降低了光伏發電系統的出電數值,其最大程度大約為裝機容量的35%~40%。 
  2.2 對配電網的影響 
  在光伏發電應用到到甲市配電網系統中以后,促使原輻射狀的無源網絡,演變為有源網絡,其分布情況和保護裝置都發生了明顯改變,引起光伏發電對配電網的安全運行的影響主要體現在以下幾個方面: 
  (1)對電壓的影響 
  通常情況下,配電網的運行方法呈現輻射狀,當新電源接入配電網中以后,就會降低輸送線路傳遞電力的功率,促使饋線負荷節點位置電壓升高,升高數值和接入配電網新電源的位置和容量有直接關系。從而導致電力系統中的電壓發生波動或者閃變,從而影響用戶的具體使用情況。 
  (2)對短路電流的影響 
  當配電網絡側面發生短路以后,接入配電網絡的光伏新電源并不會對短路電流起太大的作用,通常情況下,穩態短路電流僅僅超出新接入電源電流8%~20%。同時為確保配電網電流傳輸的穩定性,減少發生短路造成影響,往往采用過流保護和熔斷保護雙重保護方式就對短路線路進行保護。但光伏電源具有極高的滲透率,當其在饋電線路上發生短路故障,導致饋電線路很難檢測出其發生的短路故障,從而影響配電線路的穩定運行。 
  (3)非正常孤島的影響 
  在配電網絡中,隨著接頭電源的增多,會增加發生非正常孤島發生的概率。相關專家和學者曾通過故障樹理論,對配電網非正常孤島發生觸電的可能性進行分析,研究表明,即使有再多的電源接入配電網中,只要處理措施選擇得當,也能把非正常孤島的風險控制在某一特定范圍中,并不會對配電網整體運行系統造成影響,也就說在配電網中接入新電源以后,發生的非正常孤島現象是可以克服的,并不對整個系統造成不良后果[2]。 
  (4)對配電網設計、規劃、運營的影響 
  隨著我國社會經濟的發展,新能源發電已經成為一種新的發展趨勢,當新電源接入配電網中以后,就會在一定程度上降低集中式發電所占的比例,整個電力系統的結構、控制方式都會發生較大改變。同時,當新電源進入到配電網中以后,用戶也可以參與到電力的管理和運營中,此時傳統的電力企業發展運營模式也就難以適應新能源背景下的配電網運營管理模式。為切實解決此類問題,相關專家提出了模擬電站等新型運營管理模式,取得了良好效果,可以大范圍推廣應用。 
  3 提高配電網接納能力的措施 
  3.1 合理劃分配電網管理區域 
  就甲市配電網系統而言,主要從中低壓電壓層面對配電網接納新電源的情況進行分析,所以在劃分配電網管理區域時,也要以220kV變電站為主要切入點,按照相互聯系的原則,逐一找到和220kV相互聯接的110kV變電站、35kV變電站等,然后再找到與之相互匹配的新能源接入點,然后重復上述步驟,一直到電網的末端。 
  在具體劃分工程中,普遍存在兩種較為特殊的情況,一種雖然變電站的地理位置在A區域,但是在具體運行過程中,主要由B區域、C區域等地的變電站進行供電,此時可以把A區域中的變電站劃分到B區域、C區域的配電網管理中;第二種是變電站的具體位置在A區域,但其主要負責B區域或者C區域用戶的供電,此時要把B區域和C區域的配電網管理劃分導A區域當中[3]。 
  3.2 建立電網結構樹 
  在合理劃分配電網管理區域的基礎上,綜合考慮配電系統中的閉環結構和開環運行等特點,按照一定的規律和方法,把各個區域中的電網結構進行梳理,形成電網結構樹,具體情況如圖1所示: 
  通過節點和支路把某一個區域中的配電網連接起來,就可以清楚看出各個變電站之間的關系,從而形成完善區域電網初始參數。在實際運行過程中,要根據實際情況選擇科學合理的節點和支路。就甲市配電網而言,在構建電網結構樹時,要以220kV變電站為大樹的根部,110kV和35kV變電站為支路節點,以下各個變電站連接的線路為支路,即可形成配電網樹狀結構簡圖,為新能源的接入點確定提供數據支持[4]。
 3.3 新能源電力配電網接納能力情況 
  當電網結構樹建立完成以后,通過對結構樹和初始參數的分析和整理,就可獲得該區域配電網接納能力的具體情況,就甲市電網結構樹而言,可以按照先低壓后高壓的原則對配電網接納能力進行分析。由于甲配電網的結構相對比較復雜,而且高壓、中壓、低壓縱橫交錯,大大增加了配電網接納能力的分析難度。主要體現在兩個方面,第一,配電網輸送能力的限制比較大;第二,變電站變電容量的差異性比較明顯,在具體運行過程中以正常運行方式為主。 
  就35kV的變電站而言,限制其接納新能源的主要因素是上級線路的輸電能力;就110kV變電站而言,在具體接納過程中,可分為兩種,一種是35kV電壓接入,主要受到110kV變電站變電容量的限制,另一種是110kV接入,主要受到上級線路輸電容量的限制[5]。也就說不同電壓等級其配單接納新能源的能力不盡相同,所以在實際運行過程中,必須根據不同電壓等級接入不同的新能源,才能切實提高配電網的運行效率。 
  4 結束語 
  綜上所述,在新能源不斷發展的背景下,對配電網接納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發展現狀為前提,在分析新能源發電特性的基礎上,從合理劃分配電網管理區域、建立電網結構樹、根據新能源電力配電網接納能力情況,有針對性的接入新能源三個方面分析了基于新能源發展背景下,提高配電網接納新能源的措施,希望對我國電力系統持續穩定的運行有一定幫助。 
  參考文獻: 
  [1]趙珊珊,宋曉輝,孟曉麗.雙層次能源聯絡線結構配電網的接納能力分析[J].電力系統自動化,2016,02:63-68+76. 
  [2]吳駿.配電網接納分布式電源能力分析[J].四川電力技術,2016,01:77-81. 
  [3]王守相,葛磊蛟,張齊,等.配電網分布式能源接納能力影響因素分析[J].供用電,2016,04:2-7+63. 
  [4]趙勝霞,劉俊勇,向月,等.考慮配電網接納能力的電動汽車充換電服務網基礎設施配置方案分析與評估[J].電力自動化設備,2016,06:94-101. 
  [5]羅慶,黃民翔.計及電動汽車的配電網概率潮流計算及接納能力分析研究[J].機電工程,2015,11:1498-1503.

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