分布式电源在农村电网低电压治理中的应用

农村电网“低电压”问题已经成为影响供电企业运营的重要制约因素。与高压输电网不同，农村低压配电线路长度和有功功率对线路末端电压影响较为明显，不能依靠高压输电线路的无功补偿方法达到有效治理低电压的目的，应该充分考虑有功功率、线路电阻参数和分布式电源接入位置的影响。0

引言农村地域广阔、线路供电半径长，低压配电网存在三相线路阻抗不对称、负荷三相不平衡、阻抗比较大等因素，容易出现低电压问题。在负荷集中使用期对于供电半径大、负荷波动较大的中压配电线路，也容易造成负荷端电压偏低现象。农村用电负荷分散且远离电源点、负荷季节性明显、峰谷差大、线路长、导线截面不足，无功补偿主要集中在高、中压配电网，而低压配电网补偿较少，缺少0.4kV线路的调压措施，当负荷变化较大时，很难保证末端低压用户电压水平。分布式电源指小型、向当地负荷供电、可直接接入配电网上的电源装置，它包括分布式发电装置与分布式储能装置。分布式电源分散配置在配电系统中，对于配电网的电压质量具有双重影响。如何有效消纳分布式电源，深入分析分布式电源对节点电压和支路载流量的影响具有实际意义。同时，分布式电源可以促进节能环保，推进美丽乡村建设。通过多能互补的分布式电源与储能元件相结合，输出功率具有一定的稳定性、可控性，有利于稳定系统发电出力和削峰填谷，对于提高配电网电压质量具有积极

作用。1配电网电压降落及其影响因素（略）1.1电压降落计算若考虑分布式电源，单电源系统会成为双端电源系统或多电源系统，对于供电线路的电压水平会有较大影响。1.2电压降落影响因素考虑分布式电源的有功支撑能力，存在分布式电源的有功就地平衡，可以减小由于有功功率传输造成的电压跌落。2

借助分布式电源的配电网低电压治理措施从应用分布式电源的角度，要实现低电压治理，除了优化供电线路参数以外，还要重点考虑优化功率分布问题。2.1优化供电线路参数根据前文分析，对于农村低压配电线路，线路长度和有功功率大小对线路末端电压影响较为明显，单纯依靠无功补偿方法不能达到有效提高末端电压水平的目标，应该考虑有功分量和线路电阻参数的影响作用。改善供电线路参数，即减小线路电阻R以及线路电抗X，对于低压配电网主要是减小线路电阻R。改善供电线路参数，需要从电网整体出发，优化配电网网架，选择或者更换导线，减小供电半径、增大导线截面。2.2分布式电源布置原则以图3为例描述配电网功率分布问题。图3中△为电源点，●为负荷点，相连接的两条线路中，粗线为主干线，细线为分支线。图3中L1为主干线，主干线的位置会影响网络的损耗和电压降落，而负荷矩直接影响网络的损耗和电压降落，因此主干线的位置根据负荷矩来确定。图3分支线引出示意图参照电源布置原则，分布式电源应该布置在负荷中心，以达到配电网损耗最小、电压降落最小的目标。以变压器代表的电源为例，当电源布置在负荷中心电压降落不能满足要求时，电源两点布置见图5，G1和G2均为电源，电源两侧线路电流I分布均匀。图5电源两点布置及电流分布2.3优化功率分布电压等级较高时，电抗值X较大，Q对电压的影响较大，无功优化可以有效减少电压降落。根据“随电机布点（随机补偿）、随变压器同台布点（随器补偿）、沿线路分散布点、变电站集中补偿”实用布点方法配置配电网无功电源。不论电压等级，P，有功功率降低则电压损耗下降。优化有功分布措施包括：采用规划和负荷转移技术，保证三相负荷平衡；采用负荷管理技术，实现削峰填谷；采用分布式电源实现有功功率优化，减小电压损耗。3

分布式电源对低压电网电压提升作用系统仿真为了分析分布式电源对低压电网电压的提升作用，基于ETAP电力系统分析软件，搭建了配电网仿真模型单线图，分为3条低压配电线路，每条线路设置2个分布式电源接入点，在此基础上，通过分别接入不同位置的分布式电源，进行了相应的潮流计算，图6表示了第3条支路第2个分布式电源节点接入时的潮流计算结果。综合6个不同节点分布式电源对电网电压的影响，比较不同位置光伏电源并网后的电压影响情况，系统模型仿真数据见表1。表1不同位置分布式电源低电压治理比较分析图6分布式电源对农村电网低电压治理的作用仿真结果表明，分布式光伏电源接入位置会对低电压治理作用有不同的影响。接入点接近电网末端，低电压治理效果比较明显。在线路长度增加的情况下，末端低电压治理比较明显。通过三相供电的调节和控制，可有效解决农村电网中三相电压不平衡带来的低电压问题。3.1应用实例2012~2015年，辽宁、吉林等省先后实施了35户农村户用型光伏发电系统建设，见图7。其中农村别墅20户，每户光伏5.25kW；普通住宅15户，每户光伏3.43kW，个别户光伏6.86kW。2015年6月全部实现了并网运行，在部分时段内可以对农村电网低电压问题起到积极作用。除了具有电网电压调节功能外，户用光伏分布式电源可以实现冬季供电采暖、夏季并网发电，达到热电联供的目的。图7农村户用型光伏发电系统3.2建议根据分布式电源对农村电网低电压治理作用的分析，可以采用接入分布式电源的方式实现对电网电压的调节作用。所带来的主要问题在于分布式电源，尤其是可再生能源的分布式发电系统受环境影响较为敏感，不易控制，会对电网稳定性带来负面影响。所以，为了有效利用分布式电源的有利因素，建议采用如下

措施。1）采用多种互补能源的混合供电系统。根据农村电网所处地区的资源状况，采用分布式发电的多种形式以及技术经济性能指标较好的供电方案，形成适应本地区特色的多种互补能源的混合供电系统。2）交直流混合供电系统。根据特定地区的负荷特性，建立负荷在电源频率变化时的功率特性，采用交直流混合供电网络，实现对可再生分布式电源的高效利用。3）建设实现协调控制的微电网技术体系。在农村电网的局部区域内，要实现电压的可靠控制，需要建立微电网运行机制和控制策略，对局部地区的功率平衡问题进行综合控制。4）负荷特性的综合分析。根据相应地区的负荷特性，完成负荷变化随时间、电压、频率的特性分析，根据特性不同，实现电源的动态分配，保证电网电压质量的指标。4

结语随着电力用户对电能质量要求的不断提高，农村“低电压”问题已影响供电企业的运