分布式电源接入下配电网电压无功控制研究

辛平安 魏 靖 李滢洁

(云南电网有限责任公司昆明供电局)

0 引言

分布式发电近几年来的发展态势极为迅猛，其对于配电网电压产生了较大的影响，具体影响包括两个方面。首先连接分布式电源之后，在平稳的状态下，会让输电线路各个负荷的节点区域的电压有显著提升，特别是某些电压会突破最高限值，从而给使用者造成影响，不过分布式电源的弃用，也会让依据分布式发电的电缆线电压严重下降，从而引发电能品质问题，因此分布式发电接入配电网需要有效的电压调控。同时分布式电源连接之后可以极大地调控配电网的无功不足性，不过某些分布式电源不仅无法提供无功功率，相反甚至会严重损耗无功功率，因此分布式发电接入配电网也需要开展一定程度上的无功补偿。

1 分布式电源的特征

分布式电源的运作功率往往会受到其能源的影响，所以其运作功率与普通的火力发电通常会展现出不一样的特征，核心体现在以下几个方面：

1.1 显著的随机性和波动性

这也是以风能与光伏为核心的分布式电源运作功率的最显著特征，同时是其最普遍的问题所在。此类分布式电源的运作功率往往会受到来自于风力速率以及日照强度等天气因素的显著影响，这也引发了风电场以及光伏电站的运作功率产生持续化波动的状况。以风力发电运作为例，风力电机的传输功率和风力速率有明显的关联性，当风速小于风力电机调控的风力速率时候，风力电机的传输功率为零；而当风力速度高于风力电机调控的风力速率时，风力电机则无法输出功率。此种输出功率的高频次波动的特点是分布式电源中不能规避的问题，这也是分布式电源并网之后所引起的多元化安全以及平稳性问题的原因所在[1]。

1.2 分布式电源无法调度

因为风力发电以及光伏等分布式电源的运作功率往往会受到其本身运用的一次性能源的限制而产生极强的随机性和不稳定性特征，所以分布式电源也是无法调度的。同时，现阶段分布式电源依据我国的规定要求需强制上网，这也进一步造成了分布式电源不可调度的问题。

2 增强分布式电源配电网无功管控的意义解析

分布式电源一般是以融入配电网的模式展开运用，这也在很大程度上转变了以往电网大体量集中性电力传输的状况，可以全面发挥分布式电源安置简易、发电运作相对灵便等特征。同时，分布式电源的运作功率一般也会受到绿色能源的影响从而拥有非常显著的断续性以及不稳定性，这也给并网后系统的筹划和改善管控带来了不小的考验。

电力系统中的无功功率设计以及无功功率优化是整体系统中的核心管控举措之一。随着相关科学技术的持续化革新和进步，配电网中的用电设施也在持续提升，且覆盖的范围也更为广泛，这当中的感应式电机等设施往往会消耗相对较高的无功功率，这也让配电网的无功功率设计以及无功功率优化问题变成了整体电力运作系统中无功功率的优化核心环节，也是系统无功功率优化的难点所在。分布式电源的并网后，其整体的运作功率不稳定性也无疑给配电网带来极大的不确定性，使配电网的无功功率设计以及无功功率优化问题从以往的确定性问题从而转变成为了不确定性优化问题。以往的优化方式已经无法有效适应当下的运作模式，探究分布式电源接入配电网之后无功功率优化以及无功功率设计问题也成为了当下电力系统运作发展的关键参考依据[2]。

3 无功电压调控装置

3.1 静止无功补偿器

目前，静止无功补偿器的运用非常的多元化，其核心的组成架构包括晶闸管相控变压器和并联电容器，如下图1所示。

依据图1所示，立足于晶体闸流管其导通的角度管控，来对于并联电抗器感性负荷量展开管控，这样一来，连接点的可管控持续无功调节得以有效吸纳。依据于此，在电力网络当中运用静止无功补偿器，可以提升实时化冲击负荷无功调控的平稳性，立足于负荷改变的解析，静止无功补偿器可对无功补偿体量开展迅速化调控，从而让电力产品的电压平稳性得到显著的提高。

3.2 SVR馈线自动调压器

SVR馈线自动调压器属于多相自行耦合的变压器，可以对于输入电压改变展开深入追踪，从而让输出电压保持很好的平稳性，此项设施调控输入定远的范畴约为百分之二十。核心是对于调控电压系统进行深度管控，从而更好实现对于有载调压的调控。同时，SVR馈线自动调压器拥有着相对较高的容量，整体的运作损耗相对较低，可以稳定调控有载分接开关的档位，也可以精准调控电压，使带负荷调压进程中SVR馈线自动调压器运作的稳定性得到充分保证。如下表1所示，为静止无功补偿器和分布式电源系统的容量标准数值[3]。

表1 静止无功补偿器和分布式电源系统的容量标准数值

4 分布式电源的配电网无功补偿管控方式解析

4.1 配电网无功功率补偿均衡调控方式

首先需要充分考虑所有区域分布式电源的无功出力都在可控的范畴之中，也就是分布式电源的无功不均衡数值需为零；之后是无功功率补偿的区域划分平衡，需要尽可能让所有区域分布式电源以及无功功率补偿柜之间传输的无功调配比例相对标准。

4.2 变电站自动电压管控系统有效调控方式

在实际运作的配电网当中，配电网电缆线顶端节点电压幅度值强弱会直接影响整体配网的电压品质；电缆线顶端节点输入无功有效反馈了配电网络整体的无功要求。因此，需要充分考究变电站的自动电压管控系统对于电缆线顶端节点电压的逆调压作用以及站点一端的无功补偿调控，从而有效实现无功补偿的临近调控。已知电缆线顶端变电站的主变压器的变压比为k，可以投入整体的并联无功功率补偿电容上限与下限分别为Qcmax以及Qcmin，在进行求解上述深化调节模型之后，可以得出整体配电网顶端节点1向着配电网输入无功为Q1，整体的电压为V1，如下图2所示[4]。

5 分布式电源的配电网无功以及电压管控

无功和电压管控核心是依据电压的灵敏度进行运作，进而可以有效探究出相应的节点，同时运算出具体的无功补偿数值。其核心的运用办法是：第一，运用标准的最优潮流运算方式，运算配电网络的具体潮流，并且有效判别配电网络所有节点的电压是不是超越了最高限定数值；第二，对于已经接入的分布式电源和电容器组的相关节点灵敏度强弱，进行从低到高的有序排列；第三，倘若无功功率补偿可以让配电网络节点的电压恢复如初，并且可以有效满足电网运作条件的需求，则可以输出无功功率补偿方案；反之，则需要重新运作。

6 结束语

综上所述，增强电压无功调控是保障电压品质、配电网络安全以及提升经济效益最佳的运作方式，有着非常关键的影响作用，所以需要在未来进行持续化探究。