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2.2 配电网与输电网的差异
分布式电源就近接入配电网,一般不需要长距离的传输过程。含有分布式电源的配电网的电压等级一般较低,低压输配电线路的阻抗参数与高压输电线路的阻抗参数有所不同。表1给出了不同电压水平下的典型线路的阻抗参数。
从表1可以看出,对于含有分布式电源的低压配电网,线路阻抗主要呈现电阻特性,即R>>X,这与高压输电网络的线路阻抗有明显的差异。根据式(5),在110kV及以上电压等级的输电线路中,X>>R,可以得出:无功功率的传输是造成电网电压偏差的最主要原因,无功功率不平衡是引起系统电压偏离额定值的根本原因。但是,在低压配电网中,有功功率P对电压损失ΔU的影响已经不能忽略,有功功率P和无功功率Q的传输共同造成的线路上的电压损失,形成电压偏差。
2.3 分布式电源接入配电网的电压偏差
仍以最简单的输电线路为例,如图所示,当分布式电源接入配电网时,式(5)将变为式(10):
由式(11)可见,当分布式电源接入配电网时,将会改变配电网的潮流,能够抑制电压降落;当分布式电源注入的功率较多时,甚至会出现潮流方向改变的情况,使得节点电压抬高。此外,分布式电源输出的功率主要为有功功率,功率因数一般大于0.9,考虑到配电网输电线路的特殊性R>>X,因此,有功功率的流动是分布式电源接入配电网引起电压偏差问题的主要原因。
3.分布式电源接入位置对电压分布的影响
分布式电源接入后,配电网不再是简单的放射状单向送电结构,而是变成一个包含电源和负荷的有源网络。分布式电源的接入必然会引起馈线中有功功率、无功功率的大小甚至方向的变化,进而影响配电网中的电压分布。
传统配电网稳态运行状况下沿馈线潮流方向,各负荷节点处的电压逐渐降低。分布式电源接入后,配电网潮流分布会发生改变甚至可能出现与原设计中潮流流向相反的逆潮流。由于馈线上的传输功率减小以及分布式电源输出有功功率和无功功率的支持,各负荷节点处的电压被抬高。这会对各节点的电压偏差造成影响。如图3所示,链式配电网中轻负荷时分布式电源的接入会导致某些节点电压偏差超过限值。
实际上,分布式电源的接入位置不同,对配电网电压分布的影响也不同。
3.1 分布式电源接入变电站有载调压变压器和母线之间
分布式电源接入配电变电站的变压器和母线之间(如图4所示),一般对母线电压的影响不大,这是因为变电站内的等效阻抗比较小。
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