分布式电源接入变压器损耗优化模型

2021-07-02陈默

通信电源技术 2021年5期

陈默

（国网沈阳供电公司，辽宁沈阳 110000）

0 引言

在变压器运行过程中必然会产生大量的能耗，并对分布式电源造成损害，进而影响能源系统的安全稳定运行[1]。以往变压器的节能降损方法没有针对性地分析节能减排的具体改进，导致研究结果在实际应用中的可行性偏低[2]。本文考虑分布式电源电压的稳定运行，在分布式电源接入的条件下分析了变压器损耗，提出分布式电源接入的变压器损耗优化模型研究，平衡分布式电源的出力电压，进而实现变压器节能降损，对于实现能源系统经济效益的最大化具有十分重要的价值意义。

1 计算变压器的无功功率损耗

在分布式电源接入供电过程中，变压器的功率损耗通常为稳态计算式，其作为感性负载，无功功率损耗占据大部分。因此，在计算变压器损耗时主要考虑无功功率损耗。要想实现变压器的损耗优化，必须通过计算的方式确定分布式电源接入供电中的变压器无功损耗[3,4]。本文通过功率因素表示无功损耗，设无功损耗为φ，可得：

式中：P指的是变压器空载功率损耗，单位为kW；Q指的是变压器额定容量，单位为kVA。

2 变压器损耗优化模型设计

2.1 确定分布式电源节点注入功率

以变压器损耗最小为目标，构建变压器损耗优化模型。首先需要确定分布式电源所在节点的注入功率，计算分布式电源初始端迭代注入功率。在一天时间内的负荷变化为各个分布式电源所在节点的固定损耗，这一部分的损耗主要与分布式电源初始端电压的平方之间成正比例关系[5]。基于此，得出分布式电源所在节点在每个小时中的注入功率为：

式中：W1h表示为1 h内分布式电源的负荷功率，t1h表示为1 h内负荷功率的分配系数，P24h表示为1天时间内的分布式电源注入电量，ΔW24h表示为1天时间内变压器的总固定损耗，ΔW1h表示为1 h内变压器的固定损耗。其中，每1 h内的功率分配系数是通过分布式电源在1天时间内接入的电流和电压记录确定[6]。根据式（2）计算分布式电源所在节点的负荷功率，以此确定分布式电源节点注入功率。

2.2 平衡分布式电源出力电压

确定分布式电源节点注入功率后，研究分布式电源出力电压对变压器损耗的影响，使用静态无功补偿装置监测变压器，通过实时监控变压器运行过程中的电压、电流、电阻以及无功损耗等电能信息的相关数据，利用计算分析的方式平衡分布式电源出力电压。以变压器电压变化量为基本参数，根据静态无功补偿装置的具体使用方法，按照0.9倍的静态无功补偿装置空载平衡分布式电源出力电压[7]。设此过程的计算表达式为N，具体公式为：

式中：U指的是变压器运行的额定电压，单位为kV；I指的是静态无功补偿装置的空载电流，单位为A。通过式（3）平衡分布式电源接入出力电压，进而保证变压器运行的节能效果。在分布式电源接入后增加一定的辅助设备，根据变压器实际作业过程中的控制难易程度进行判定，利用静态无功补偿装置完成对变压器运行电压的监视和操作。监控人员可以通过静态无功补偿装置传输的画面信息及相关的数据信息及时调整分布式电源出力电压，从而降低变压器运行的能源消耗。分布式电源出力越大，对电压的改善越大，但超出一定范围后，分布式电源出力增大，变压器损耗也会超出限定值，进而导致变压器运行失稳。

2.3 降低变压器损耗

结合上述研究，通过分布式电源调整电量输出与用电负载，调节变压器负荷率，并补偿变压器无功损耗，实现对变压器损耗优化的应用效果。基于分布式电源的出力，通过静态无功补偿装置监测变压器运行，降低变压器损耗，明确变压器损耗优化模型。设其计算表达式为S，则有：

式中，R指的变压器的负荷电流。变压器的负荷电流越大，造成的变压器损耗越大。因此，可以通过静态无功补偿装置的无功补偿，降低变压器的负荷电流，进而降低变压器的损耗。为了使分布式电源接入下变压器能够在节能降损的同时正常地运行，需要在变压器运行系统中添加3台或3台以上的静态无功补偿装置。以此，变压器可以根据分布式电源接入的出力，调整运行方式，实现损耗降低。