由于光伏发电的固有特性以及接入方式与常规发电不同,配电网潮流方向将发生变化,从而对配电网的电压调节、继电保护、电能计量以及供电可靠性等造成影响[18]。
(1)电压调节。由于光伏电源出力的不确定性和间歇性,当光伏发电容量与总负荷之比达一定值时,配电馈线可能会出现末端节点电压高于首端节点的情况,将影响馈线电压调节设备正常工作。电压调节可通过变电站内变压器调节开关予以修正,但必须与光伏电源和其他无功电压补偿装置协同工作。9741
(2)继电保护。光伏并网发电对继电保护整定影响主要有两方面:由于光伏发电的不确定性,配网电压分布规律性减少,继电保护整定更加困难;与变压器相连的逆变器形成接地回路,故障发生时将影响零序电流流向。
(3)电能计量。光伏并网发电前,正常情况下配电网电能只从电源流向负载,光伏并网发电后,配电网区域内的潮流流向可能是双向的,因此需将原有电能计量模式由单向改为双向。另外,由于光伏并网发电成本仍然较高,需要在计量系统中合理地反映电价差别。
(4)供电可靠性。光伏并网发电从一定程度上提升配电网节点电压,提高供电可靠性,但光伏并网发电也可能会对配电系统的可靠运行产生不利影响。例如,若光伏并网系统所处配电网突然停电,恰逢当天天气情况恶劣,没有日照或者照射强度较低,则在配电系统最需要电能时光伏并网发电系统也不能供给。因此,光伏并网发电并不一定会提高配电系统供电可靠性;另外,光伏并网发电系统安装位置、安装容量以及与配电网连接方式也是影响配电网供电可靠性的重要因素。
1.2.4 当前存在问题
光伏发电并网模型,配电网潮流计算以及光伏并网发电对配电网的影响已被众多专家学者所研究,并取得丰硕成果。然而,配电网电压分布作为电力系统分析的基础,光伏并网对配电网电压分布影响意义重大,值得深入研究,当前存在以下问题:
(1)基于光伏电池阵列输出特性的光伏电池模型能够反映出光伏电池本身固有特点,在光照强度变动范围不大或者呈现规律变动情况下,能表示输出电流、电压与功率的关系;基于光伏阵列跟踪方式模型从能量转换角度对模型进行了分类,该模型采用主动式跟踪控制策略对太阳在天空中方位角进行了计算;基于光伏发电整体系统模型能够很好地反映各个组成部分。为了研究不同气候条件下,光伏并网对配电网电压影响的情况,可通过光伏电池实验找出光伏电池输出功率与气候变化关系,进而建立能够反映气候变化的光伏发电系统模型。
(2)传统配电网潮流算法包括前推回代法、直接法、牛顿拉夫逊法。前推回代法主要面向单电源辐射状网络,具有收敛性好,计算速度快,存储量小等优点;直接法是一种基于回路方程的潮流算法,该方法各节点负荷用恒定阻抗表示,从馈线首端节点到各负荷节点形成多组回路;牛顿拉夫逊法突出优点是收敛速度快。光伏电源的接入使得配电网由单电源辐射网转变为多电源辐射网络,配电网中对于电压要求较高、无功储备量充足的光伏并网节点可假定为PV节点,为了更好地解决PV节点的配电网潮流计算问题,需要对传统前推回代法进行改进。
(3)光伏发电对配电网的电压调节、继电保护、电能计量以及供电可靠性等所造成影响均与节点电压分布密切相关,而节点电压分布规律是进行电力系统其它方面研究分析的基础和前提,光伏并网节点类型、接入位置以及接入容量等是影响配电网电压分布的三个重要方面,因此需要从这三方面对配电网电压分布进行研究,找出电压分布规律具有重要意义
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