第44卷第6期太阳能学报Vol.44.No.62023年6月ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICAJun.2023D0I:10.19912j.0254-0096.tynxb.2022-0135文章编号：0254-0096(2023)06-0260-05大型城市电网下分布式光伏承载力评估分析王海云，于希娟，张雨璇，杨莉萍，汪伟(国网北京市电力公可电力科学研究院，北京100075)摘要：为准确评估大型城市电网对分布式光伏的承载能力，该文在开展电网运行特性、电源装机构成、短路电流、电能质量、电压偏差及损耗和继电保护等6方面影响因素分析的基础上，提出考虑大型城市电网特性的分布式光伏承载力计算评估方法，并以大型城市电网为例，验证其可行性和实用性。算例结果表明，该方法能精准评估出电网10-220kV母线可新增分布式光伏接人容量，为分布式光伏接人大型城市电网的规划、建设、运行分析提供有力指导。关键词：分布式光伏：承载力评估：静态安全分析：短路校核：谐波分析中图分类号：TM744文献标志码：A0引言适用于含大型风场的电网：文献[9]提出采用多种遗传算法的分布式光伏接入配电网规划模型，但缺乏短路校核分析：分布式光伏建设是实现“碳达峰、碳中和”的重要措施，文献[10]提出以相似度最优和新能源消纳量最大为目标近年分布式光伏呈快速增长的趋势，国家电网有限公司经营的两阶段优化评估模型，模型准确度受相似度指标影响区域分布式光伏装机容量已达8210.8万kW,预计到2025大；文献[11]提出考虑有功网损、投资成本以及电网稳定等年，分布式新能源装机将达到1.8亿kW以上，2030年达到因素的分布式电源并网阶段优化方法，但缺乏从主配网整体3.5亿kW以上，那么到2035年将基本建成新型电力角度的分析；文献[12]提出在频率稳定约束条件下电网可再系统。生能源承载力的评估方法，但因同步机组等值简化，准确性分布式光伏承载力是衡量电力系统可新增分布式光伏有待提高；文献[13]提出可再生能源承载力评估的线性规划接入容量的重要指标。随着新能源容量逐渐增大，大型城市模型，但未考虑谐波对电网的影响。电网主要面临以下问题：1)高电压等级并网需求增多，大电网本文在上述研究的基础上，首先分析分布式光伏承载力晚间高峰保供和午间低谷深调保消纳的矛盾将愈发凸显)，的影响因素，然后以静态安全分析、短路电流水平和谐波电因此需开展主配网全电压等级分布式光伏承载力分析：2)大流为约束条件，提出适用于大型城市电网准确实用的分布式型城市电网重要用户多，重要会事和赛事供电保障等级高，光伏承载力评估方法，并以某大型城市为例，准确得出电网大量分布式光伏接入将导致电网谐波污染，严重影响重要用10~220kV母线可新增分布式光伏的接入容量，实现对大型户的供电可靠性，因此需结合谐波影响程度进行评估：3)大城市电网分布式光伏承载力的评估。型城市电网短路电流水平逐年攀升，局部高密度接入的分布式光伏对短路电流的影响不能忽视。因此，亟需开展电网1分布式光伏承载力的影响因素分析分布式光伏承载力分析，有助于控制新能源并网带来的影限制分布式光伏接入容量大小的因素主要包括运行特响，对保障新能源并网系统安全稳定运行意义重大。性、电源装机构成、短路电流、电能质量、电压偏差及损耗和目前，国内外学者对新能源规划和承载力计算进行了继电保护等方面。大量研究，文献[6]提出利用新能源消纳系数计算新能源利用率的消纳系数法，但适用于电站级的新能源分析，不适用1.1运行特性于分布式电源：文献[7]提出主动配电网内分布式资源的双分布式光伏受辐照的影响，光伏有功出力的平滑可控性层规划模型，但欠缺考虑电网安全性的分析：文献[8]提出较差，主要表现为白天发电，夜间停发，在夜间负荷高峰时不新能源接入后系统静态电压稳定的分析方法，但该方法仅能提供电量，同时云彩的遮挡会导致光伏出力急剧下降，秒收稿日期：2022-01-29基金项目：国家电网有限公司科技项目(5100-202111025A0-000)通信作者：王海云(1988一），女，硕士、高级工程师，主要从事大电网仿真分析方面对应安检方面的研究。helenhappy(@139.com(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net6期王海云等：大型城市电网下分布式光伏承载力评估分析261级最大降幅可达50%以上。随者分布式光伏接入电网，从高的基础上进行短路电流和谐波电流等校核，确定供电区域的电压等级下送的潮流变轻，有可能出现潮流返送的情况，导可新增分布式光伏容量。分布式光伏评估流程如图1所示。致网供负荷特性发生变化。确定开展明确评估开展静态安开始范围数据准备评估的1.2电源装机构成电压等级分布式光伏不其备适应电树频率波动的调节能力，且不降低分布式光伏接入容量提供转动惯量，随者分布式电源装机容量的增加、网内常规否电源机组比例的下降，电力系统的调频能力将逐步呈现下降确定P,并与上根据得出的P短路校核和趋势。分布式光伏出力受地理位置、气象条件、地形地势、季一电压按等级是计算此容量估结果对此，取、谐波电流是否各母线短路节、大气质量以及政策等影响存在不确定性，且其发电出力最小值作为本电压、通过电流和谐波级评估结果电流预测难度较大，给中长期电量平衡安全带来困难，因此电力图1评估流程系统需预留出较多的备用容量。Fig.I Evaluation flow1.3短路电流随着分布式光伏接入容量的增加，配电网从单电源辐射2.1数据准备状网络结构逐渐演化成多电源网格化结构，从而改变了电网以分布式光伏并网数据、电网设备参数、电网安全运行短路电流的大小、方向及持续时间。针对变流器型新能源短边界数据等为基础开展分析，并结合在建及已批复电源和电路电流为12~1.5倍的额定电流，持续时间取决于相应控制网基改建等相关项目。数据应来源于历史运行数据、运行设装置。备参数、电网实测数据、规划数据，并考虑地理位置、电网结构、运行方式、负荷类型、负荷水平、时间尺度等因素。数据1.4电能质量需求详见表1。分布式光伏常通过逆变器等电力电子元件接入电网，电表1分布式光伏承载力评估基础数据需求压总谐波畸变率在谐波源点产生的不确定性最强，当谐波源Data demands of distributed PV carrying增多，多个谐波叠加将进一步增加电网的谐波污染程度：分capacity calculation布式光伏的投切控制或出力波动可能导致电网电压的波动序号数据需求类别用途或闪变发生：分布式光伏如果单相接入低压配电网，会导致明确电网中变压器电网三相不平衡等电能质量问题。电网拓扑电网数据和线路的连接关系1.5电压偏差及损耗2运行方式运行数据电网拓扑结构调整随着分布式光伏接入容量的增加，线路电压可能会出现3母线短路阻抗电网数据一直降低、先降低再升高再降低、先升高再降低等情况，如果短路电流计算4母线短路电流限值设备数据分布式光伏接入线路最末端，还将出现持续升高的情况。当分布式光伏接入容量较大时，在分布式光伏接入点会出现局5母线电压运行数据电压偏差计算部电压甚至馈线电压最大值，损耗主要呈现U型曲线模式。6母线电压偏差限值设备数据1.6继电保护7变压器容量限值设备数据因分布式光伏大量接入电网，使得电网潮流反向叠加分8线路电流限值设备数据布式光伏提供的故障电流，易造成过电流保护整定困难，也9变压器负荷时序运行数据易导致不带方向元件的过电流保护误动作，且故障切除不及静态安全评估10线路负荷时序运行数据时易造成线路重合闸、备自投、主变压器间隙保护等不正确电源装机信息动作的情况发生，对电网安全稳定运行产生不利影响。设备数据12电源出力时序运行数据2分布式光伏承载力评估方法13谐波电流运行数据分布式光伏承载力是指在设备持续不过载和短路电流、14间谐波电压含有率运行数据谐波不超标的条件下电网接纳分布式光伏电源的最大容15谐波电流允许值设备数据谐波校核量。基于电力系统现状和规划，从总体到局部、从高压到低压，按供电区域和电压等级开展：承载力计算范围包括分布间谐波电压16含有率限值设备数据式光伏消纳范围内的各电压等级电网：在静态安全校核分析(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net