# 主动配电网中分布式电源最大接入容量分析

Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2017, 5(5), 106-114 Published Online October 2017 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/aepe https://doi.org/10.12677/aepe.2017.55017

Study on the Maximum Penetration of Active Distribution Network
Kang Qian1, Ling Wei2, Shouzhen Zhu2, Jinghong Zheng2
1 2

JiangSu Power Design Institute Co. Ltd., Nanjing Jiangsu Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing

Received: Oct. 5th, 2017; accepted: Oct. 19th, 2017; published: Oct. 31st, 2017

Abstract
One of the significant features of the active distribution network is the access to a large number of distributed generations. In the new situation, the efficient use of distributed generations needs to study the distributed generations’ impact on active distribution network. In this paper, the steady-state voltage distribution of the discrete load is deduced to the steady-state voltage distribution in the general continuous analytical form by using the steady-state constant power load model and the distributed generation model. By analyzing the characteristics and requirements of the steady-state voltage distribution, the maximum penetration of the distributed generations under the condition of no voltage limit is analyzed. The influence of the line regulator on the voltage distribution after the distributed generations is also analyzed.

Keywords
Active Distribution Network, Distributed Generation, Maximum Penetration, Steady-State Voltage Distribution

1 2

Open Access

1. 引言

2. 稳态电压分布
2.1. 分布式电源和负荷模型

DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 107 电力与能源进展

2.2. 考虑离散负荷时的稳态电压分布
1) 两节点简单接线 对一个两节点的配电网，其单线等值电路如图 1 所示，忽略了三相配电线路之间的互感。令送端母 线路每一相的阻抗为 Z= R + jX ， 线路末端的 DG 作为另一个节点， 线为参考节点的线电压 U 0 = U 0 e j 0U 0 ， 其线电压为 U1 。 先不考虑分布式电源和机端负荷，且认为参考节点的电压始终不变，若将垂直分量 δ U1 忽略，末端 节点电压的数值为
U1 ≈ (U 0 + ?U1= ) U0 ? P?R +Q? X = Re (U1 ) U0

(1)

Pdg ? R + Qdg ? X ?U1 = U1′ ? U1 = Re (U1′ ) ? Re (U1 ) = U0

(2)

1, 2,? , N 。每一小段线路的电阻和电抗分别为 Ri 、 X i ，形成的配电网络如图 2 所示。

U0

P + jQ
Z= R + jX

U1

Pdg + jQdg DG
Figure 1. Two nodes with DG 图 1. 两节点 DG 并网示意图

Pld + jQld

U0
R1 , X 1

U1
R2 , X 2
P 1 + jQ1

U2

UK

U N ?1
Rl , X l

UN
RN , X N

Ri , X i

P2 + jQ2 DG PK + jQK
Pdg + jQdg

PN ?1 + jQN ?1

PN + jQN

Figure 2. Multi-node chain feeder 图 2. 多节点链式馈线单线图 DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 108

?U n = ?U n→0 = ∑ l =1 ?U l→l ?1
n

(3)

′ ? ?U n = eU n = ?U n

1 U0

? ?P ∑ R + Q ∑ X i 1 ≤ n < K ? K K K ≤n<N ? i + Qdg ∑ i 1 X i = = ? Pdg ∑ i 1 R
n n dg i dg = i 1= i 1

(4)

U= U 0 ? ?U n n

(5)

2.3. 考虑连续负荷时电压分布的解析分析

? l ( i ( l ) ? I ) Zdl dg ? ∫0 ?U ′ ( l ) = ? Ldg l ? ∫0 ( i ( l ) ? I dg ) Zdl + ∫L id ( l ) Zdl dg ? 0 < l ≤ Ldg Ldg ≤ l ≤ L

(6)

M ? l Ldg 0 < l < Ldg1 ? ∫0 i ( l ) ? ∑ mk =1 I dg ,mk Zdl ? l M M ? M ?1 Ldg ( mm+!) = ?U ′ ( l ) ?∑ mm= i ( l ) ? ∑ mk = I Zdl + ∫dg m?1 i ( l ) ? ∑ mk = I Zdl Ldg ( m?1) < l < Ldgm (7) 0 ∫Ldgmm mm+1 dg ,mk m dg ,mk ( ) ? l ? M ?1 Ldg ( mm+!) i ( l ) ? M I Zdl + ∫L id ( l ) Zdl LdgM < l < L ∑ ∑ = 0 ∫Ldgmm = mm+1 dg ,mk mm mk ? dg , M ?

(

( (

)

) )

(

)

U0

Δl

Idg Ldg id (l)

U

Figure 3. Feeder model with continuous distributed load 图 3. 负荷近似连续分布的馈线模型 DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 109 电力与能源进展

l l L ? Zdl U ( l ) =? U 0 ∫0 ( i ( l ) ? I dg ( l ) ) Zdl =? U 0 ∫0 ? ? ∫l ( id (τ ) ? idgd (τ ) ) dτ ? ? ?

(8)

2.4. 线路调压器的影响

2.5. 分布式电源最大可接入容量的研究

? d ?? ( i ( l ) ? I dg ) Z U (l ) = ? dl ??i ( l ) Z ?

0 < l < Ldg Ldg < l < L

(9)

i l * = I dg

( )

(10)

?i ( L ) Z (i ( L ) ? I ) Z =
* dg dg * dg

(11)

i L* dg =

( )

1 I dg 2

(12)

DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 110 电力与能源进展

2.5.2. 分布式电源最大接入容量
* 如果方程 ?U ( l ) = 0 有解 l0 ，则说明在 l0 处电压与送端电压相同。保证该方程有解的必要条件是 l < Ldg ，
* DG 的接入位置确定以后， 注入功率是需要考虑的另一个关键问题。 考察 ? ?l , Ldg ? ? 之间电压的上升区，

Ldg I dg ≤ ∫0 i ( l ) dl
Ldg

* 因电压在区间 ? ?l , Ldg ? ? 单调上升，所以局部极大电压只能出现在 Ldg 。若假设配电网中馈线各处的电

( )

( )

(13)

* 如果定义 DG 临界注入容量为 I dg ，则其计算式为：
* dg

I

∫ i ( l ) dl = 0
Ldg

Ldg

(14)

U 0 ? ∫0
Ldg

(i (l ) ? I

dg max

) Zdl ≤ U

max

(15)

3. 仿真算例
3.1. 算例条件

3.2. 算例分析

DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 111 电力与能源进展

DG 编号 有功功率 无功功率 接入节点号 1 0.0826 0.0269 7 2 0.0557 0.0182 13 3 0.0529 0.0173 19

1.15

1.05

( 标么值)

1.05

( 标么值)

1

1

0.95

0.95

0.9

0

2

4

6

8

12 10 负荷节点

14

16

18

20

0.9

0

2

4

6

8

10 12 负荷节点

14

16

18

20

1.1 1.15

1.05

1.05

( 标么值)

(标 么 值 )

1

1

0.95

0.95

0.9

0.9

0

2

4

6

8

10 12 负荷节点

14

16

18

20

0

2

4

6

8

10 12 负荷节点

14

16

18

20

Figure 4. Voltage profile curves with different DG locations 图 4. 三台 DG 接入不同位置

DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 112

Figure 5. Voltage profile curves of DG with line regulator 图 5. DG 与线路调压器配合

Figure 6. Voltage profile curves of max penetration of DG with different locations 图 6. DG 在不同位置注入临界容量的电压分布图 Table 2. Max penetration of DG with different locations under voltage limit 表 2. 电压不越限情况下 DG 接入位置和对应的最大注入容量

id (= l ) 0.5 + l

(16)

DOI: 10.12677/aepe.2017.55017 113 电力与能源进展

4. 结论

[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 黄炜, 刘健. 分布式光伏电源极端可接入容量极限研究[J]. 电力系统保护与控制, 2015, 43(2): 22-28. 陈祥鹏. 光伏发电并网对配电网电压分布影响的研究[D]: [硕士学位论文]. 淄博: 山东理工大学, 2015. 刘健, 同向前. 考虑过电压因素时分布式光伏电源的准入容量[J]. 电力系统保护与控制, 2014, 42(6): 45-51. 夏成军, 崔弘. 考虑静态安全约束的分布式电源准入容量计算[J]. 电网技术, 2009, 33(16): 96-100. 苏小玲, 韩民晓. 配电网中分布式电源最大准入容量分析[J]. 电网技术, 2012, 36(10): 87-92. 阎鼎, 包海龙. 配电网中分布式电源最大准入容量优化配置[J]. 2015, 27(10): 16-20. 刘科研 , 刘永梅 . 考虑电压约束的分布式电源接入配电网最大准入容量计算方法 [J]. 电力自动化设备 , 2016, 36(6): 81-86. 王磊, 夏昊君. 考虑分布式电源最佳接入位置的最大准入容量研究[J]. 中国电力设备工业, 2016(2): 74-78. 刘慧珍, 巩晓昕. 北京电网多元分布式电源的准入容量计算[J]. 电气应用, 2015(s1): 211-215.

[10] 王志群, 朱守真, 周双喜. 分布式发电接入位置和注入容量限制的研究[J]. 电力系统自动化, 2005, 17(1): 53-58.

DOI: 10.12677/aepe.2017.55017

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