考慮分布式電源隨機(jī)性的配電網(wǎng)最大供電能力

張李明，齊先軍

(合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，合肥市230009)

考慮分布式電源隨機(jī)性的配電網(wǎng)最大供電能力

張李明，齊先軍

(合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院，合肥市230009)

隨著分布式電源(distributed generation，DG)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，逐漸接入到配電網(wǎng)中，對(duì)配電網(wǎng)影響舉足輕重，而目前配電網(wǎng)最大供電能力(load supplying capability，LSC)的計(jì)算方法均未計(jì)及DG接入帶來(lái)的隨機(jī)性影響。針對(duì)這一問(wèn)題，首先建立LSC求解模型，在蒙特卡羅模擬的概率潮流計(jì)算中考慮DG隨機(jī)性，利用改進(jìn)的負(fù)荷倍數(shù)法和計(jì)及電壓與支路功率約束的LSC逼近法來(lái)計(jì)算配電網(wǎng)最大供電能力；然后通過(guò)配電網(wǎng)IEEE-33算例驗(yàn)證該模型和算法的有效性，模擬多種情景下LSC的變化，仿真結(jié)果表明DG接入配電網(wǎng)可提升網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全裕度，且DG隨機(jī)性出力影響LSC的分布特征；最后分析制約LSC提升的薄弱環(huán)節(jié)，并建議在節(jié)點(diǎn)電壓較低處增加調(diào)壓裝置或無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。

分布式電源；隨機(jī)性；最大供電能力；改進(jìn)的負(fù)荷倍數(shù)法；電壓和支路功率約束

0 引 言

配電網(wǎng)最大供電能力是指在配電網(wǎng)中任意設(shè)備均不過(guò)負(fù)荷條件下，網(wǎng)絡(luò)所能供應(yīng)的最大負(fù)荷[1]。一般可從2種角度來(lái)定義和評(píng)價(jià)配電網(wǎng)最大供電能力，一是“基于主變互聯(lián)、滿足N-1準(zhǔn)則和實(shí)際約束”的區(qū)域最大供電能力(total supply capability，TSC)；另一是“基于當(dāng)前實(shí)際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷分布”的最大負(fù)荷供應(yīng)能力(load supplying capability，LSC)。

目前，大多數(shù)文獻(xiàn)[2-6]對(duì)配電網(wǎng)最大供電能力的研究主要集中在TSC這一層面，并提出了具體求解的模型及相關(guān)指標(biāo)的定義[4-6]，該層面的方法可以在負(fù)荷未知條件下計(jì)算滿足N-1安全約束的配電網(wǎng)最大供電負(fù)荷，從整體上把握區(qū)域供電能力，但其對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)(具體到每條饋線)最大供電能力的求解并不是基于現(xiàn)有負(fù)荷分布和實(shí)際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不能真實(shí)反映最大供電能力大小。而LSC是從負(fù)荷角度反映配電網(wǎng)供電能力是否充足，可作為衡量網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全裕度的指標(biāo)，能確定性分析當(dāng)前局部網(wǎng)絡(luò)的最大供電能力，然后通過(guò)疊加得出該區(qū)域綜合最大供電能力。LSC源于Loadability[7-9]，但LSC對(duì)應(yīng)整個(gè)研究區(qū)域的Loadability。大多數(shù)文獻(xiàn)對(duì)Loadability的概念描述均是從transmission loadability(或line loadability)方面考慮，主要研究如何提高輸電線路的載荷能力，一般是基于熱穩(wěn)定特性和系統(tǒng)安全約束(如電壓水平、線路電流、傳輸損耗、穩(wěn)定性和溫升)對(duì)Loadability進(jìn)行計(jì)算分析。目前已有文獻(xiàn)研究了無(wú)功補(bǔ)償能力[10]及分布式電源(distributed generation，DG)接入對(duì)Loadability的影響。如文獻(xiàn)[11-12]分析了DG出力對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓的影響，并作出典型節(jié)點(diǎn)的PV(有功功率-電壓幅值)曲線，以此反映DG配置對(duì)Loadability的作用效果，但并沒(méi)有文獻(xiàn)直接對(duì)含有DG的LSC進(jìn)行求解。

常見(jiàn)求解LSC方法有內(nèi)點(diǎn)法、嘗試法以及最大負(fù)荷倍數(shù)法等[13-15]，但其結(jié)果精確性不高。文獻(xiàn)[14]提出改進(jìn)的負(fù)荷倍數(shù)法使求解LSC模型的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷按照各自的發(fā)展速度增長(zhǎng)，貼合實(shí)際，提高了精度，文獻(xiàn)[15]則更加細(xì)化，提出將負(fù)荷按照其特性(居民區(qū)、辦公大樓、商業(yè)區(qū)等)進(jìn)行分類，各類別服從不同的增長(zhǎng)模型；文獻(xiàn)[16]提出基于直流潮流的線性規(guī)劃模型，但該模型僅適用于城市高壓配電網(wǎng)且不需精確計(jì)算的情況，對(duì)中低壓配電網(wǎng)不適用；而文獻(xiàn)[14-16]均未計(jì)及DG的影響。文獻(xiàn)[17]雖考慮了含DG的配電網(wǎng)最大供電能力計(jì)算，但它是基于主變互聯(lián)求得各饋線總負(fù)荷值(即TSC)，然后將各饋線總負(fù)荷值均勻分配到各負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行N-1安全校驗(yàn)逼近，同時(shí)假設(shè)DG輸出功率可控，并沒(méi)有計(jì)及各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷增長(zhǎng)特性和DG出力的隨機(jī)性特征等。

潮流計(jì)算是求解LSC的基礎(chǔ)，由于DG出力的不確定性，需考慮隨機(jī)變量帶來(lái)的復(fù)雜變化，常采用概率潮流方法。本文在已有文獻(xiàn)[13-17]研究的基礎(chǔ)上引入各負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷分類增長(zhǎng)機(jī)制，并考慮DG出力隨機(jī)性，以饋線側(cè)配電網(wǎng)滿足負(fù)荷最大增長(zhǎng)年限為目標(biāo)，蒙特卡羅抽樣模擬的概率潮流計(jì)算為基礎(chǔ)，并利用改進(jìn)的負(fù)荷倍數(shù)法以及計(jì)及電壓和支路功率約束條件計(jì)算LSC。文中設(shè)置了多種情景模式，通過(guò)對(duì)比分析各種情景下的結(jié)果，探討DG位置、類型和出力隨機(jī)性等對(duì)LSC的分布影響，發(fā)現(xiàn)限制LSC提升的薄弱環(huán)節(jié)，并提出合理性建議。

1 配電網(wǎng)最大供電能力模型

1.1 TSC與LSC的聯(lián)系與區(qū)別

TSC與LSC均可作為配電網(wǎng)最大供電能力指標(biāo)，其聯(lián)系與區(qū)別見(jiàn)表1。

表1 TSC與LSC的對(duì)比Table 1 Relation and difference between TSC and LSC

1.2 LSC模型

傳統(tǒng)的最大負(fù)荷倍數(shù)法是假設(shè)所有負(fù)荷按照同一速度增長(zhǎng)，準(zhǔn)確性受到影響，本文LSC計(jì)算模型引入文獻(xiàn)[14-15]提出的改進(jìn)負(fù)荷倍數(shù)法。因?yàn)閷?duì)于實(shí)際電網(wǎng)而言，各節(jié)點(diǎn)當(dāng)前負(fù)荷是已知的，且可以通過(guò)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)各自增長(zhǎng)速度。

考慮到配電網(wǎng)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)一般裝有無(wú)功補(bǔ)償裝置，因而LSC值以最大供應(yīng)負(fù)荷的有功功率表示，LSC模型計(jì)算公式如下:

式中:PLi為節(jié)點(diǎn)i的有功負(fù)荷；ki為節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷年增長(zhǎng)率；PLi0為節(jié)點(diǎn)i的初始有功負(fù)荷；Yt為負(fù)荷增長(zhǎng)年限。

由于負(fù)荷的波動(dòng)性，其值可看成是一個(gè)隨機(jī)變量，通過(guò)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷服從的概率分布采用蒙特卡羅抽樣可得到其確定的負(fù)荷初值，對(duì)式(1)進(jìn)行優(yōu)化，可以將目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為求解所有節(jié)點(diǎn)負(fù)荷同時(shí)增長(zhǎng)的最大年限為變量的單變量?jī)?yōu)化目標(biāo)，即求max Yt。

約束條件:

(1)系統(tǒng)功率平衡約束。

式中:PS、PG、PL分別為研究區(qū)域內(nèi)配電系統(tǒng)中大電網(wǎng)側(cè)有功功率、分布式電源有功出力及負(fù)荷總的有功功率；QS、QG、QL分別為大電網(wǎng)側(cè)無(wú)功功率、分布式電源無(wú)功出力及負(fù)荷總的無(wú)功功率。

(2)節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率約束。

式中:Ui、Ui.max及Ui.min分別為節(jié)點(diǎn)i的電壓及電壓上下限；Bl、Bl.max分別為支路l的潮流及支路容量。

(3)DG出力約束。

由于DG出力具有不確定性，在接入配電網(wǎng)進(jìn)行供電能力計(jì)算時(shí)無(wú)法獲得準(zhǔn)確的出力信息，本文采用概率形式的最大值約束來(lái)反映DG的不確定性，即

式中:PGk為第k個(gè)DG的隨機(jī)變量，其服從f(pGk)的概率分布；pGk.max表示第k個(gè)DG出力最大值。

2 LSC計(jì)算

2.1 分布式電源建模

2.1.1 光伏系統(tǒng)的概率模型

在給定光照強(qiáng)度情況下，光伏總的輸出功率可以用式(5)表示:

式中:PPV表示光伏(photovoltaic，PV)系統(tǒng)出力，W；r為光照強(qiáng)度，W·m-2；A為光伏系統(tǒng)的總面積，m2；η為光伏系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在一段時(shí)間內(nèi)太陽(yáng)光照強(qiáng)度可以近似看成Beta分布[18]，因而根據(jù)光照強(qiáng)度與光伏有功出力的函數(shù)關(guān)系，推導(dǎo)得到光伏系統(tǒng)有功出力的概率密度函數(shù)為

式中:PPVmax＝Aηrmax為光伏發(fā)電的最大輸出功率；rmax為最大光照強(qiáng)度；α、β為分布參數(shù)；Γ為Gamma函數(shù)。

為簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮DG電源點(diǎn)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，可忽略配電網(wǎng)功率因數(shù)的變化，將光伏發(fā)電看作是注入功率的PQ節(jié)點(diǎn)，而無(wú)功功率QPV通過(guò)接入點(diǎn)恒定的配電網(wǎng)功率因數(shù)cosφPV得到，即QPV＝

2.1.2 風(fēng)電系統(tǒng)的概率模型

風(fēng)電系統(tǒng)模型的建立離不開對(duì)風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)，而反映風(fēng)速統(tǒng)計(jì)特性的一個(gè)重要形式是風(fēng)速的頻率分布[19]。普遍認(rèn)為雙參數(shù)Weibull分布適用于風(fēng)速統(tǒng)計(jì)的描述，因?yàn)槠湫问胶?jiǎn)單且與實(shí)際風(fēng)速分布能較好擬合。

設(shè)某風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速序列(v1、v2，…，vN)服從雙參數(shù)Weibull分布，推導(dǎo)得到雙參數(shù)Weibull分布的概率密度函數(shù)為

式中:v為給定風(fēng)速，m·s-1；k為形狀參數(shù)；c為尺度參數(shù)。運(yùn)用逆變換法可以生成Weibull分布的隨機(jī)數(shù)。

通常根據(jù)風(fēng)機(jī)制造商提供的功率特性曲線或者利用公式(8)可以推算出對(duì)應(yīng)風(fēng)速下的風(fēng)機(jī)出力，即

式中:Pw為風(fēng)機(jī)實(shí)際出力，kW；Pr為風(fēng)機(jī)額定功率，kW；vr為風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速；vci為風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速；vco為風(fēng)機(jī)切出風(fēng)速；k1＝Pr/(vr-vci)；k2＝-k1vci。

目前，接入電網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組要求其具備協(xié)調(diào)控制機(jī)組和無(wú)功補(bǔ)償裝置的能力，能夠保證無(wú)功功率有一定的調(diào)節(jié)容量，所以風(fēng)電系統(tǒng)能夠按恒功率因數(shù)cosφw運(yùn)行，其無(wú)功功率Qw可以表示為

2.1.3 負(fù)荷概率模型

配電負(fù)荷具有時(shí)變性，多數(shù)有關(guān)概率潮流的文獻(xiàn)均將負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果看成一個(gè)隨機(jī)變量，并采用正態(tài)分布近似反映負(fù)荷的不確定性，這一點(diǎn)在長(zhǎng)期的實(shí)踐中也得到了驗(yàn)證[19]。設(shè)負(fù)荷的有功和無(wú)功參數(shù)分別是μP、σP和μQ、σQ，其值可采用負(fù)荷預(yù)測(cè)方法來(lái)確定，則負(fù)荷有功和無(wú)功的概率密度函數(shù)分別為:

2.2 LSC計(jì)算步驟和程序流程圖

本文采用基于概率潮流計(jì)算的LSC逼近法，其在優(yōu)化問(wèn)題上具有對(duì)目標(biāo)值試探性逼近和對(duì)約束條件的后驗(yàn)式滿足的典型特點(diǎn)[20]。該方法計(jì)及了電壓和支路功率約束對(duì)LSC的影響，由于結(jié)合了當(dāng)前實(shí)際配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和負(fù)荷值，相對(duì)于其他模型比較精確，計(jì)算步驟如下。

步驟1:讀入數(shù)據(jù)。

步驟2:DG出力、負(fù)荷初值的抽樣。

根據(jù)DG出力和負(fù)荷的概率分布，進(jìn)行蒙特卡羅模擬抽樣[21]，通過(guò)產(chǎn)生服從上述概率分布的隨機(jī)數(shù)來(lái)模擬DG輸出功率和負(fù)荷大小，形成一個(gè)既定網(wǎng)絡(luò)下確定的DG出力和負(fù)荷初值。

步驟3:負(fù)荷增長(zhǎng)的計(jì)算。

利用改進(jìn)的負(fù)荷倍數(shù)法，按各負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷分類的不同增長(zhǎng)機(jī)制設(shè)置負(fù)荷增長(zhǎng)率，同時(shí)設(shè)置負(fù)荷增長(zhǎng)年限步長(zhǎng)h。為了計(jì)算精確，需考慮負(fù)荷無(wú)功對(duì)潮流計(jì)算的影響，則通過(guò)式(12)計(jì)算各負(fù)荷點(diǎn)增長(zhǎng)后的負(fù)荷大小，即

式中:為節(jié)點(diǎn)i增長(zhǎng)后的負(fù)荷大小(復(fù)功率)；為節(jié)點(diǎn)i負(fù)荷初值(復(fù)功率)。

步驟4:采用計(jì)及電壓和支路功率約束的LSC逼近法計(jì)算最大供電能力。

在負(fù)荷增加的同時(shí)，對(duì)全網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，判定各節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率是否越限，若不越限，則繼續(xù)增加負(fù)荷值，若越限，則適當(dāng)減少負(fù)荷的增加，然后重新進(jìn)入潮流循環(huán)計(jì)算，直至滿足各約束條件(包括節(jié)點(diǎn)電壓約束、支路功率約束、增長(zhǎng)年限精度值約束)為止，此時(shí)Yt即為該次抽樣下負(fù)荷最大增長(zhǎng)年限值。另本文中確定性潮流計(jì)算采用改進(jìn)牛頓法[20]，編程簡(jiǎn)便，收斂速度快，且處理環(huán)網(wǎng)能力強(qiáng)。

步驟5:重復(fù)步驟2～4，計(jì)算得到各次抽樣下LSC樣本值。

步驟6:對(duì)LSC樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求取均值和均方差，并將其作為隨機(jī)變量LSC的數(shù)學(xué)期望和均方差估計(jì)。Matlab編寫的程序流程如圖1所示。

3 算例分析

3.1 算例

本文采用圖2所示的IEEE-33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)(虛線表示聯(lián)絡(luò)線)作為算例(詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)附錄)，按深度優(yōu)先搜索算法[20]進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編號(hào)，假設(shè)各負(fù)荷點(diǎn)均裝有無(wú)功就地補(bǔ)償裝置，負(fù)荷符合正態(tài)分布的隨機(jī)變量，以各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷PLi、QLi為均值，以0.1PLi、0. 1QLi為均方差。其中基準(zhǔn)電壓為12.66 kV，基準(zhǔn)容量為10 MVA，假設(shè)各分布式電源點(diǎn)的功率因數(shù)恒為0.90，節(jié)點(diǎn)電壓上下限分別為1.05 pu和0.85 pu，支路功率最大允許值為7 MVA。

圖2 算例結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Schematic diagram of example structure

設(shè)1～10號(hào)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷年增長(zhǎng)率為10%，11～25號(hào)節(jié)點(diǎn)為12%，26～33號(hào)節(jié)點(diǎn)為15%。

另根據(jù)文獻(xiàn)[19，20，22]的研究成果，DG一般安裝在負(fù)荷較大點(diǎn)或者靠近饋線中末端比較合適，本文選擇在節(jié)點(diǎn)7、24和節(jié)點(diǎn)16處分別安裝光伏發(fā)電系統(tǒng)及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，表2、3分別列出了光伏系統(tǒng)和風(fēng)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，為了便于比較，在節(jié)點(diǎn)7，16各安裝2臺(tái)單機(jī)200 kW出力穩(wěn)定的微型燃?xì)廨啓C(jī)作為對(duì)此，對(duì)以下幾種情景模式分別探討。

Case 1:該配電網(wǎng)系統(tǒng)不接入DG；

Case 2:僅節(jié)點(diǎn)7接入微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)；

Case 3:僅節(jié)點(diǎn)16接入微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)；

Case 4:僅節(jié)點(diǎn)7接入光伏發(fā)電系統(tǒng)；

Case 5:節(jié)點(diǎn)7，16接入光伏發(fā)電系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)24接入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

3.2 結(jié)果與分析

本文中蒙特卡羅抽樣次數(shù)為10 000次，改進(jìn)牛頓法潮流計(jì)算的迭代精度為10-5，負(fù)荷增長(zhǎng)年限Yt初值及迭代步長(zhǎng)h分別設(shè)為0和0.5，負(fù)荷最大增長(zhǎng)年限精確到10-3。5種情景模式下負(fù)荷最大增長(zhǎng)年限和LSC值大小見(jiàn)表4，LSC概率密度分布如圖3所示。

表3 風(fēng)電系統(tǒng)數(shù)據(jù)Table 3 Data of wind power system

表4 各情景下負(fù)荷最大增長(zhǎng)年限和LSC值Table 4 Maximum load growth years and LSC value in different scenarios

圖3 各情景下LSC概率分布圖Fig.3 Probability distribution chart of LSC in different scenarios

據(jù)抽樣統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)下總負(fù)荷(有功功率)均值、均方差分別為3 715.4 kW和83.91 kW，與表4中LSC相比，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)屬于輕載狀態(tài)，其靜態(tài)安全裕度分別達(dá)到約56.5%、67.1%、68.6%、66.3%、90.3%，這說(shuō)明當(dāng)前的配電網(wǎng)架構(gòu)對(duì)主網(wǎng)的消納吸收仍有潛力，而DG對(duì)網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全裕度的提升作用較大。對(duì)比圖3中5種情景的LSC概率分布可知DG接入使得LSC分布在較大值區(qū)間的概率增大，且通過(guò)表4計(jì)算得到Case2～Case5中LSC較Case1(未接入DG)分別提升約6.8%、7.7%、6.2%、21.6%，這表明DG接入能有效提高配電網(wǎng)供電能力；采用非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)的Jarque-Bera法對(duì)LSC數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布校驗(yàn)，結(jié)果顯示LSC近似服從正態(tài)分布特點(diǎn)，正好與配電負(fù)荷分布特征相匹配。因此，針對(duì)含隨機(jī)性DG的配電網(wǎng)在接入負(fù)荷時(shí)，需考慮負(fù)荷變化與LSC分布特征相統(tǒng)一的原則，以保證供電能力得到充分利用和保持較大的網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全裕度。

以上5種情景方案中，Case 2接入的是穩(wěn)定出力的微型燃?xì)廨啓C(jī)，Case 4則是出力隨機(jī)性較強(qiáng)的光伏系統(tǒng)，Case 5則是光伏和風(fēng)電系統(tǒng)的混合型DG，Case 2、Case 4及Case 5數(shù)據(jù)結(jié)果的均方差對(duì)比可知混合型DG波動(dòng)性最大，其次是光伏系統(tǒng)，微型燃?xì)廨啓C(jī)最小，原因是由于微型燃?xì)廨啓C(jī)出力均衡，其波動(dòng)主要是由于配電負(fù)荷的時(shí)變性引起的，而混合型DG因?yàn)槭嵌喾N電源組合疊加，所以波動(dòng)性由疊加的電源類型所決定。綜上可知，DG隨機(jī)性會(huì)影響LSC波動(dòng)，隨機(jī)性越強(qiáng)，波動(dòng)幅度越大，但LSC分布特征仍與負(fù)荷分布特性保持一致。

圖4 各情景下達(dá)到LSC時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓均值圖Fig.4 Node voltage amplitude mean of LSC in different scenarios

圖4給出了各情景下LSC時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓的均值分布。比較圖4和表4中Case 2、Case 3的結(jié)果可知，在7、16這2個(gè)節(jié)點(diǎn)中，DG接入節(jié)點(diǎn)16時(shí)效果更明顯，這是因?yàn)榕潆娋W(wǎng)一般為輻射型線路，越到饋線末端，其電壓降越大，越難滿足電壓約束條件，而DG能有效穩(wěn)定和提升接入點(diǎn)電壓。圖4所示Case 3和Case 5的10～18節(jié)點(diǎn)電壓提升較明顯，也說(shuō)明DG安裝在電壓降較大處合適。

當(dāng)負(fù)荷增長(zhǎng)超過(guò)一定極限后，配電網(wǎng)不能繼續(xù)承擔(dān)增長(zhǎng)的需求，則需找出其制約因素，重新規(guī)劃和改造。表5列出了各情景下LSC時(shí)的典型支路功率，除出口饋線支路(1-2，2-3)功率將達(dá)到約束功率外，其他典型支路功率裕度均寬松，所以只需升級(jí)出口饋線容量就能達(dá)到增大供電能力的效果。如將出口饋線(支路1-2，2-3)容量更換成8 MVA，在Case 5下LSC均值約為7 286.4 kW，較之前提升了3.0%，提升范圍不大，即使將全部支路容量升至8 MVA，Case 5下均值約為7 348.1 kW，提升也僅3.9%，因此此時(shí)影響LSC的最大因素還是節(jié)點(diǎn)電壓約束，圖4可以看出饋線中末端節(jié)點(diǎn)電壓明顯低于前端，說(shuō)明該配電網(wǎng)的薄弱在于中末端節(jié)點(diǎn)電壓降上，需要在電壓較低的節(jié)點(diǎn)處增加調(diào)壓裝置或無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置來(lái)提高電壓的大小，以此來(lái)提升配電網(wǎng)最大供電能力，同時(shí)對(duì)于節(jié)點(diǎn)電壓的穩(wěn)定也起到關(guān)鍵作用。

表5 各情景下達(dá)到LSC時(shí)典型支路視在功率Table 5 Typical branch power of LSC in different scenarios(apparent power)kVA

4 結(jié) 論

(1)DG接入配電網(wǎng)可提升網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)安全裕度，增強(qiáng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)主網(wǎng)電力的消納吸收作用。

(2)DG和負(fù)荷的隨機(jī)性分布特性影響LSC分布，DG隨機(jī)性越強(qiáng)，LSC波動(dòng)幅度越大，且LSC近似服從正態(tài)分布，在接入配電負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮負(fù)荷時(shí)變性與LSC分布特性相統(tǒng)一的原則。

(3)限制LSC提升的關(guān)鍵點(diǎn)在于負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓降約束，在電壓較低的節(jié)點(diǎn)處增加調(diào)壓裝置或無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置可提高節(jié)點(diǎn)處電壓大小及起到穩(wěn)定電壓的作用，進(jìn)而提升LSC。

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Load Supplying Capability for Distribution Network Considering Distributed Generation Randomness

ZHANG Liming，QI Xianjun
(School of Electrical Engineering and Automation，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China)

Distributed generation(DG)is more and more widely used and gradually connected to the distribution network，whose influence on the distribution network is significant.However，current calculation methods of load supplying capability (LSC)for distribution network do not consider the randomness effects of DG.To solve this problem，LSC model was proposed firstly.With considering the randomness of DG in the probabilistic power flow calculation of Monte Carlo simulation，the improved load factor method and the LSC approximation method with considering voltage and the branch power constraints were applied to calculate the LSC of distribution network.Then the IEEE-33 example of distribution network was used to validate the effectiveness of the proposed model and algorithm，and the LSC variations in different scenarios were simulated.Simulation results show that the DG connected to distribution network can promote the network static safety margin，and the randomness of DG affects the LSC distributed characteristics.Finally the weak link that restricted the LSC promotion was analyzed.It is suggested to add voltage regulator or automatic reactive compensator at low level voltage nodes.

distributed generation；randomness；load supplying capability；improved load factor method；voltage and branch power constraints

TM 76

A

1000-7229(2015)11-0038-07

10.3969/j.issn.1000-7229.2015.11.006

2015-09-16

2015-10-26

張李明(1989)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃與可靠性；

(編輯：張媛媛)

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51007017)。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China (51007017).

齊先軍(1977)，男，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃與可靠性、概率統(tǒng)計(jì)方法和人工智能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用等。