光伏发电是我国能源结构调整的主要方式之一,并到多以并网的方式将线路接入到输电网或接入到配电网之中。满足光伏发电分散开发的条件,大都采用分布式光伏发电方法。多电压等级配电网中可以辅助应用中压配电网进行实时调控,提高配电网的接纳能力。通过模型计算方法,对该算法和结果进行计算,对配电网的接纳能力进行研究。
1配电网电压调节优化
拓扑结构配电网络中将H、L作为变压器两侧电压值。辅助应用控制设备对电压幅值进行调节,通过改变一端的电压值,影响另一端的电压值参数。变压器设备应用分接头的方式实现对电压的控制,分接头的参数选择也会影响到H、L端的电压值参数。采用潮流计算的方式对电压越限点数值进行计算,衡量指标调压范围,计算公式如下:
XSmax=I(Xmax÷J)
XSmin=I(Xmin÷J)
公式中的Xmax和Xmin表示电压越限期间的电压范围值,在该范围之内对电压的各项参数指标进行科学的调控。I表示变压器的变比参数,J表示配电网的相对变化率值[1]。
将未进行调节的状态视为最优状态,通过接入分布式光伏的方式改变约束限制,在允许的范围值内对其进行调控。在该过程中,由于分布式光伏接入到配电网络之中,导致发生潮流倒送问题,使得整个系统的电压值均发生一定程度的变化。因此,需要通过电压偏差分析的方式对配电网的实际运行情况进行衡量,对电压水平值进行计算。
2接纳能力模型建立
2.1配电网优化模型
2.1.1目标函数
建立最优模型,目标函数公式如下:
公式中的n表示配电网中各节点的分布式电源情况,C表示各节点的电力能源成本投入。P表示各节点的实际发电量。M表示补偿设备的运行状态。Α、β分别方式配电网的储能和放电状态。通过上述函数,可以对电压值进行计算。
2.1.2约束条件
按照目标函数中的各项指标进行量化计算,考虑到配电网在运行过程中会受到约束条件影响。计算过程中对约束条件以及约束影响因素进行评价。约束条件具体内容如下所示:
潮流约束条件:潮流约束条件受功率、节点电压以及各节点之间的电导数值和电压相角参数所影响。
传输功率约束条件:传输功率会受传输线路以及传输时间等因素影响。
电压约束条件:考虑到电压最大限值和最小限值对配电网实际接入情况产生的影响。
汽轮机约束条件:设备在运行到某一时段时有功功率的最大值和最小值进行计算,通过时间间隔和爬坡功率计算方式,对约束条件进行明确。
储能约束:配电网系统放电过程中荷电状态、放电效率、储能系统的放电功率等会对储能约束条件产生影响。
无功补偿约束:投切状态、调度周期会对无功补偿的约束条件产生一定程度影响,在周期内,无功补偿的动作次数恒定。
可中断负荷约束:可中断负荷约束受可中断电量、可中断功率等参数影响。
2.2分布式光伏定容模型
2.2.1目标函数
配电网采用单向供电方式,则分布式光伏接入同样采用单相接入的方式,及建立分布式光伏的定容模型。对容量值和电压升高最小值进行计算。具体目标函数如下:
基于上述目标函数的建立,公式中的PiPV表示光伏接入的容量值参数。V表示在某一时刻,每个节点的电压值参数,Vn为光伏接入的基准电压值参数。
2.2.2约束条件
基于目标函数对分布式光伏接入的约束条件进行明确。由于潮流约束、电压约束、传输功率约束与配电网优化模型中的约束条件相同,则对接入后的容量约束、三相不平衡度约束进行分析。
容量约束条件:接入容量约束受分布式光伏容量所影响,需要对各节点的容量进行集合计算。
三相不平衡度约束条件:对三相电压幅值的平均参数进行计算,对应不平衡度的取值范围。通过计算某时刻、某节点的电压幅值,可以对三相不平衡度约束条件进行明确。
3模型求解
3.1时序特征
负荷与功率不一致,在不同时间段节点电压会发生显著变化。光伏在白天阶段会出现发电过剩,夜间则电压参数降低。对模型数值参数进行求解计算,需要对分布式光伏发电的时序特点进行明确。模型及计算按照用电情况将其分为四类,工业、农业、商业、住宅,并分析季节对负荷情况所产生的影响。光伏发电出力计算受环境、气候等因素影响比较大,太阳光的光照程度对其会产生直接的影响。因此,对其进行时序特征分析,将其纳入到目标求解之中[2]。
3.2步骤求解
模型求解分为三个步骤,第一个步骤应用目标进化算法对其进行计算,可以得出配电网电压升高最小值和接入容量的关系。得出配电网最优状态下的运行策略,同时保障经济性。第二个步骤为容量结果计算,在不同的场景下对最大电压值和最小电压值进行计算,确定是否出现越限情况,并对分接头的允许偏差进行计算。第三个步骤是在电压调节的情况下,应用遗传算法对其进行目标函数切解,通过电压调节的方式对光伏的最大接入容量进行计算,从而对配电网的接纳能力进行明确。
4实例分析
将目标函数模型带入到实例中激进模型计算研究,应用仿真模型。拓扑结构配电网总负荷值为3.85+j2.25MVA,电压基准值为13.22Kv。根据目标函数与约束条件影响,对分布式资源进行明确,计算配电网分布式光伏接纳能力。
模型求解采用上述三个步骤,计算过程中发现,光伏接入容量的增加会使得低压配电网的电压值明显升高。并通过定容模型的建立,对不同场景下的配电网运行时序特征进行曲线图绘制,接头选择2.5%,配电网电压允许偏差±7%。采用电压调节的方式对光伏的接纳能力进行衡量,在不同的季节,最大接入容量计算结果存在不同。春季的最大接入容量为155KW,夏季的最大接入容量为140KW,秋季的最大接入容量为162KW,冬季的最大接入容量为168KW。
在计算过程中,除应考虑到时序特点对计算结果产生的影响之外,也要充分考虑到中压主动配电网电压的影响程度以及负荷对进入容量的影响程度。通过改变负荷或者调节电压的方式,可以对电压总偏差以及容量渗透率进行明确,更准确的对最终的结果进行计算。
结论:综上所述,通过变压器接头调控和设备调控的方式,可以提高配电网的接纳容量,接入到低压配电网中的光伏对中压配电网通过电压数值影响比较小,通过调节可以减少电压波动,优化电压差值。分接头的负荷参数峰值时,负荷增加对光伏的接纳能力有着一定的影响,会增加光伏接纳量,但如果分接头发生变化,则负荷参数与接纳能力成反比。
参考文献:
[1]刘科研,贾东梨,王薇嘉,等.考虑分布式光伏电源接入模式的低压配电网不平衡线损计算方法[J].电力建设,2021,42(10):129-138.
[2]赵政嘉,李海波,赵宇明,等.多类型分布式电源接入下的低压交流与直流配电网运行经济性对比[J].电力系统保护与控制,2020,48(12):50-61.