分布式发电对配电网影响的综合评估.pdf
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1、第3 8 卷第2 1 期电力系统保护与控制V 0 1 3 8N o 2 1业生!旦!旦2 1 1 11 芝!里1 2 堕!垒2 翌竺垒2 翌竺2 1型竺兰!:!Q!Q_ _-_-_ _ _ _ _ _ _ _ _ _-_-_ l _-_ I _-I _ _ _-_ _ I _-_ _-_ _ _-_ _ _ _-I _ _-。_ _ _-_ _ _ _-。_-_ _-_ _ _ _ _ _ _。_ _-_ _。1。1。_-。一一分布式发电对配电网影响的综合评估张立梅“2,唐巍,赵云军1,王少林1(1-中国农业大学信息与电气工程学院,北京1 0 0 0 8 3;2 河北农业大学信息科学与技术学院
2、,河北保定0 7 1 0 0 1)摘要:对分布式发电(D i s t r i b u t e dG e n e r a t i o n,D G)接入配电系统后所产生的影响进行了研究和评估。通过分析D G 接入对电网产生的各种影响,总结提出了反应电网损耗、电压质量、可靠性环境影响程度等的量化指标,分析研究了针对各指标的计算方法并基于层次分析法和主成分分析法相结合的方法实现各指标的线性加权,从而综合评估D G 对电网的影响t以2 0 节点系统为例,在接入不同D G 情况下对所述计算方法和综合评估方法进行了仿真验证,并对结果进行了分析和讨论关键词:配电网;分布式发电;评价指标;综合评估T h ei
3、n t e g r a t e de v a l u a t i o no fi m p a c to fd i s t r i b u t e dg e n e r a t i o no nd i s t r i b u t i o nn e t w o r kZ H A N GL i-m e i L 2,T A N GW e i l,Z H A OY u n-j u n l,W A N GS h a w l i n l(1 C o l l e g e o f I n f o r m a t i o n a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i
4、n g,C h i n a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;2 C o l l e g eo f I n f o r m a t i o nS c i e n c e&T e c h n o l o g y,A g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t yo f H e b e i,B a o d i n g0 7 1 0 0 1,C h i n a)A b s t r a c t tT h i sp a p e rs t u d i
5、 e sa n de v a l u a t e si n f l u e n c e so f D i s t r i b u t e dG e n e r a t i o n(D G)O i lt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k s B ya n a l y z i n gv a r i o u si m p a c t sa f t e rD Ga c c e s s i n gt ot h en e t w o r k,t h i sp a p e rs u m m a r i z e sa n dp r o p o s e ss c v
6、 e r a lq u a n t i f i c a t i o ni n d i c e st os h O Wn e t w o r kl o s s e s,v o l t a g eq u a l i t y,r e l i a b i l i t y,e n v i r o n m e n t a li m p a c td e g r e e,e t c,a n dp r e s e n t st h ec a i c u l a t i o nm e t h o d sc o r r e s p o n d i n gt od i f f e r e n ti n d i c
7、e s T om l f i I li n t e g r a t e de v a l u a t i o no fD Gi m p a c to nd i s t r i b u t i o nn e t w o r k,al i n e a rw e i g h t i n go fe a c hi n d e xi Sa d o l r t e d A n dt h ew e i g h tf a c t o ri Sd e f i n e db a s e do nt h ec o m b i n a t i o no ft h eA n a l y t i cH i e r a r
8、 c h yP r o c e s s(A H P)a n dt h eP r i n c i p a lC o m p o n e n tA n a l y s i s(P C A)O nt h eb a s i so ft h e2 0 一n o d es y s t e m,t h es i m u l a t i o no ft h ec o m p u t a t i o nm e t h o da n dt h ei n t e g r a t e de v a l u a t i o nm e t h o di Sc a r r i e do u ta i m i n gt od
9、 i f f e r e n ts i t u a t i o n so f D G,a n ds i m u l a t i o nr e s u l t sa r e 朋a l y z e da n dd i s c u s s e d K e yw o r d s:d i s t r i b u t i o nn e t w o r k;d i s t r i b u t e dg e n e r a t i o n,p e r f o r m a n c ei n d i c e s:i n t e g r a t e de v a l u a t i o n中图分类号:T M 7 1
10、 1;T M 7 2 7 2;T M 9 1文献标识码:A文章编号:1 6 7 4-3 4 1 5(2 01 0)2 1 0 1 3 2 0 40 引言在能源需求与环境保护的双重压力下,世界各国高度重视分布式发电供能技术发展。D G 是一种新型的、很有发展前途的发电和能源综合利用方式,它具有节省投资、降低损耗、提高系统可靠性、效率高、能源种类多样等优点,同时其位置灵活、分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布,它不但可用于电力调峰、建造备用电站或热电联供电站,又可实现边远地区独立发叫卜2 1。随着各种D G 技术水平的提高及其成本下降,它接入电网的数量会越来越多。然而,D G 接入配电系统
11、既可能带来正面影响,也可能会导致一些负面影响如电压闪变、误动保护、逆向潮流等【3 1。因此,量化评估D G 接入后对配电系统的影响对实现D G 的大力发基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2 0 0 6 B A J 0 4 8 0 6)展和应用具有重要的理论和现实意义。有关评估D G 接入对电网影响的研究已有一些文献资料。文献 4】从D G 容量、能源价值、能源成本角度对D G 的利益进行了量化评估;文献 5 6】从D G 接入对电压、网损、环境等方面进行了研究:文献【1】对D G 的接入引起的电压改善、网损降低及环境改善进行了研究。文献【7】从研究风力发电联网技术出发,介绍了一种D G
12、 模式对系统稳定性影响的评价技术,同时还在市场环境下,对联网过程中的相关行为进行了经济分析。文献【8】提出D G 环境效益的量化指标,建立了考虑环保效益的电量成本计算模型。文献【3】对D G 带来的负面影响(如谐波)进行了评估。有关D G 接入后可靠性评估方面的文献有文献9】和文献00 。现有文献大都是从D G 影响的某一方面或几个方面进行评估。与此不同,本文在综合考虑D G 对电网可靠性、电压质量、环境影响和经济性的基础万方数据张立梅,等分布式发电对配电网影响的综合评估1 3 3 上,建立了D G 接入后对电网产生影响的评估指标体系。通过分析各评估指标的特点,基于潮流结果计算各指标大小,并采
13、用层次分析和主成分分析相结合的方法综合评估D G 对电网的影响。在2 0 节点系统上,接入不同情况D G,对所述指标计算方法和综合评估方法进行仿真,分析讨论了仿真结果。1分布式发电对电网影响指标D G 接入对电网的影响是一个涉及面广而复杂的问题,本文从D G 对系统网损、可靠性、电压质量、环境、延缓更新五个方面来研究。I 1D G 对电网损耗影响指标D G 接入使配网的潮流发生改变,随之会引起网损改变,本文提出系统平均线损率、系统损耗改善程度、最大线路损耗改善程度三个指标从不同方面反应D G 接入对电网损耗的影响。(1)系统平均线损率(硒),是反应D G 接入后电网整体电能损耗情况的指标,其值
14、越小表示系统损耗越少。其表达式为:系统平均线损率=非D G 年供电晕+D G 年供电量一负荷年需求量(1)非D G 年供电量+D G 年供电量(2)系统损耗改善程度(:a 2):是指安装D G前后电网损耗之比值。它是从系统的观点反应D G接入前后网损的变化情况,值越大表明D G 降损效果越好。其表达式为:系统网损改善程度=雩薹差罢芒黼。z(3)最大线路损耗改善程度(瞄):是反应D G 接入后对局部线路损耗影响的指标,其表达式为:最大线路损耗改善黻=州蔫纂慕譬誓嚣筹,门1 2D G 对电压质量的影响指标D G 的接入会对全网电压产生影响,因而,为了量化分析D G 接入对电压产生的影响,提出负荷节
15、点电压合格率、系统电压改善程度和负荷节点电压最大偏移率三个指标,其含义如下:(1)负荷节点电压合格率(吼),是反应负荷节点电压是否超出允许范围内的指标,值越大越好。其表达式为:负荷节点电压合格率=皇堕羔壹皇号恚凳去釜嘉芋里皇!蔓皇塑。4(2)系统电压改善程度(聩),是指系统安装D G 前后系统电压指标之比值,它是反应D G 对整个系统的电压影响程度的指标,值越大表明D G 对系统电压改善越明显。其表达式为:系统电压改善程度=毒霎鬟篆霎巽毳然5(3)负荷节点电压最大偏移率(脱),是从局部的观点反应负荷节点电压偏离额定电压程度最大的指标,值越小越好,其表达式为:负荷节点电鼹大懈粒器幽警篇需篆竽塾璺
16、妯1 3D G 对电网供电可靠性的影响指标随着电力市场的深入改革和发展,供电可靠性也成为衡量供电质量的重要指标之一,而D G 接入给系统供电可靠性带来了重要的影响,因此本文提出了系统供电可用率、系统缺供电量变化率和用户缺供电量最大变化率三个指标来反应D G 对电网供电可靠性的影响。(1)系统供电可用率(I d 7),是反应系统供电可靠性整体水平的指标,值越大表明系统供电可靠性越高。其内涵界定为:系统供电可用率=l 一旦丢黼7(2)系统缺供电量变化率(聪),是反应安装D G 前后系统可靠性发生改变的指标,值越大表明D G 对电网供电可靠性改善效果越好。其表达式为:系统缺供电量变化率-室塑骂翳羔麓
17、产幅(3)用户缺供电量最大变化率(肠),是反应D G 接入对用户可靠性影响最大的指标,值越大表明D G 接入对该用户的影响越大。表达式为:用户缺供电量最大变化率=卅m a x。l(1 一罨暑薯墓害罟嚣:;:;:器,。y 1 4I)6 对环境的影响指标D G 发电技术清洁、环保是其得以发展应用的条件之一,因此,量化D G 带来的环境利益也是衡量D G 经济性必不可少的条件。本文延用文献【8,1 l】的环境改善程度指标,其含义如下:(1)系统环境改善程度(肠o),指安装D G 前后系统排放的污染气体量的比值。值大的表明接入D G 环保性能好,其公式为;系统环境改善程度=安装D G 前系统排放的污染
18、气体量(10)安装D G 后系统排放的污染气体量1 5 延缓网络更新换代指标D G 接入可以满足负荷增长需求,从而延缓网络更新投资成本【l 引,本文提出平均线路容量裕度变化率和最大线路容量裕度变化率(尉1 2)。(1)平均线路容量裕度变化率(硒1),是反应安装D G 前后系统线路容量裕度变化情况的指标,其表达式为:平均线路容量裕度变化率=室墨望型笔笔轰姜粪蠹墓产11 万方数据1 3 4 电力系统保护与控制(2)最大线路容量裕度变化率(M 1 2),是反应D G 接入对线路容量裕度影响最大的指标。表达式为:最大线路容量裕度变化率:册f 掣翥蔫笺篙芋丝,1 2 2 指标计算方法及综合评估方法2 1
19、 指标计算方法上述各指标中,指标硒、赐、肠、d 4、,5、玩、肠l 及肠2 需要潮流计算结果,本文采用前推回代潮流算法获得,且把D G 当作负的负荷处理。下面具体说明指标磁、l d T-1 d l o 计算时所涉及的变量。(1)系统电压指标l:其计算式采用A=芝u 酏(1 3)式中:U 指负荷节点f 的电压幅值,但只包括电压不越限时的情况,而当超过电压阈值时取零:L,是节点i 的负荷;岛为各负荷节点的权重因子;为系统节点数,且k i 应满足岛=1,J|k j【o l】(1 4)(2)系统环境改善程度指标(纠。o):用系统排放的C 0 2、S 0 2、C O、N O。四种污染气体量的加权平均值来
20、表示系统排放的污染气体量(E)7-s :E:宇“E(1 5)胃式中,仅,、E i 分别表示第f 种污染气体的权重因子和排放量,且满足窆吐且o l(1 6)(3)缺供电量(E E N S):计算公式采用E E N S=n(丑形只)(1 7)f=l式中:九是负荷点数;九是负荷点的故障率(次年);竹为负荷点故障平均停电持续时间(h 次);只是负荷点处的负荷大小。2 2 综合评估方法上述各指标可作为单一指标用来衡量D G 接入对某一属性方面的影响,为了综合评估D G 接入对电网产生的影响,本文采用上述各指标的加权求和作为I X 对电网影响的综合评估,即,;y m,L 1 6=式中:表示指标数;五指第f
21、 个指标;W i 指第j 个指标的权重因子,它满足艺w=l,且w f【o,l】(1 9)因此,确定各分项指标权重是实现综合评估的关键。为了使确定出指标权重既考虑专家经验,又结合客观实际,本文采用层次分析法和主成分分析法相结合的方法确定指标权重,即采用层次分析法和主成分分析法分别确定各分项指标权重后,然后再按一定的百分比确定出最终的指标权重。其表达式为:w=O 5 w A H P+0 5 叭(2 0)式中:w 为指标权重向量;W A H P、聊c A 分别为层次分析法、主成分分析法确定的指标权重向量。层次分析法是通过专家打分构造判断矩阵,然后求取判断矩阵的最大特征值对应的特征向量(,),并由公式
22、(2 1)求取各指标权重。w:L(2 1)乙吨式中:v,为特征向量,的第z 维分量;m 是指标数。主成分分析法则是由原始信息矩阵构建各指标的相关矩阵。然后通过求取相关矩阵的特征值A 及各特征值对应的特征向量v t,并采用公式(2 2)确定各指标权重。矾(2 2)叩蔷式中:为特征向量收的第i 维分量;B E,为第k个特征值的百分率,即以甄=(2 3)k=l 缸3 算例分析为了验证分析所提指标及评估算法,本文以2 0节点系统为基础,分情况接入不同类型、不同位置和不同容量D G 进行大量仿真。仿真系统拓扑结构、线路及负荷参数见文献 1 3】。潮流计算参数:变电站电压1 0 2(p U),基准功率1
23、0M V A,电压基值1 0k V,收敛精度1 0 4。可靠性指标参数:线路故障率0 1 次(年k m),线路故障平均停电持续时间3 h 次,D G 故障率A D G 取5 次年,D G 平均停电持续时间)J D G 取5 0(h 次)。各种D G 污染排放数据取自文献【8】。表1 列出了下列几种情况下的各指标值:C a s e l:一个D G 接入节点5,注入有功、无功万方数据张立梅,等分布式发电对配电网影响的综合评估1 3 5 p=-0 0 8 16,Q;0 0 5 98;C a s e 2:一个D G 接入节点2 0,注入有功、无功尸=0 0 8 16,萨0 0 5 98;C a s e
24、 3:两个1 3(3,接入节点5 和2 0,注入有功、无功依次为P=0 0 8 16,Q=0 0 5 98 和嘞0 4 24,Q=0 0 3 09;C a s e 4:三个I X ,接入节点5、1 1 和2 0,注入有功、无功依次为p=-0 0 8 16,萨0 0 5 98、P-O 0 4 24,萨0 0 3 09 和p=-0 0 0 34,0-0 0 0 25;C a s e 5:五个D G,接入节点5、8、1 1、1 5 和2 0,注入有功、无功依次为P=0 0 8 16,妒O 0 5 98、P-0 0 4 24,Q=0 0 3 09、P=0 0 0 34,Q=0 0 0 25、P-O 0
25、 6 77,伊0 0 5 05 和P=0 0 0 25,a-0 0 0 18。表1 各性能指标仿真结果T a b 1T h er e s u l t sf o rt h ed i f f e r e n tp e r f o r m a n c ei n d i c e s图l 是与指标硒呦2 权重依次为0 0 7 39 5 7、0 0 4 59 8、0 0 2 34 1 5、0 1 3 35 9、0 0 4 25 8 5、0 0 2 61 0 3、0 1 2 16、0 0 6 65、0 0 2 33 7 9、0 0 6 01 2 8、0 1 9 13 8 4、0 1 9 13 8 4 时上述
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