微网及所连配电网电压等级的选择
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现代电力
2011 年
对电网有正负两方面的影响。在用电低谷对动力电 池充电, 可以减少电网峰谷差, 提高配电系统设施 的实际利用率, 拓展终端电能消费市场。然而, 动 力电池充电机属于非线性装置, 会对供电系统产生 谐波污染, 导致功率因数下降, 对供电系统的电能 质量带来不利影响, 在用电高峰充电时, 会加重供 电系统的负担。尤其快速充电, 充电电流大, 对充 电技术方法以及充电的安全性提出了更高的要求。
本文从微网容量、微电源容量、并网点注入电 流及运行电压范围的角度对微网电压等级的确定给 出了参考性说明; 从电动汽车充电站和微网接入对 并网点 ( Point of co mmo n coupling, PCC) 处电压 影响的角度对并网时配电网电压等级的选择进行了 初步分析与探讨。
1 微网电压等级选择
文献 [ 15] 中, 将 DG 的容量分为 3 个水平,
并根据所接电网本身特性, 对 DG 所接电网的电压 等级和接线方式进行了说明; 并指出 DG 的容量水 平需要系统研究才能确定, 国外典型的 DG 容量水 平分别为 50kW、2 000kW、10 000kW。可见, 微 网中 DG 的容量也是决定微网电压等级的一个重要 因素。 1 2 3 并网点注入电流与电压范围
1 1 确定电压等级的因素 电网电压等级的确定, 是与供电方式、供电负
第1期
王 阳等: 微网及所连配电网电压等级的选择
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荷、用电设备特性、供电距离、供电线路的回路数 等因素有关的, 并受技术水平、设备制造水平、经 济费用等条件的限制, 不仅影响电网结构和布局, 电器设备、电力设施的设计与制造及电力系统的运 行与管理, 还决定电力系统的运行费用和经济效益。
表 1 部分电压等级电力线路合理输送 功率和输送距离
电压/ kV 0 22 0 22 0 38 0 38 10 10 35
类型 架空线 电缆线 架空线 电缆线 架空线 电缆线 架空线
输送功率/ kW ! 50 ! 100 ! 100 ! 175
! 2 000 ! 5 000 2 000~ 10 000
目前, 很多国家和地区还没有对微网的并网电 压进行规定[ 8] , 但是都根据自身电网特点对 D G 机 组电网连接点的电压范围有明确规定: 美国德州要 求 90% ~ 105% , 美国加 州要求 80% ~ 110% ( 小 于 11kVA 的机组) , 中国台湾省要求 95% ~ 105% ( 22 8kV 以下并网的机组) , 澳大利亚要求 94% ~ 110% ( 光伏电站) 。
在方案设计时应首先评估充电站可能对电网接 入点的影响, 在配电网电压等级、接入点的选择、 电网电容器配置、充电机结构、充电站接线方式、 充电站规模等方面进行优选。 2 2 对配电网电能质量的影响
微网的接入会对配电网的安全稳定运行产生重 大影响, 包括谐波、电压闪变、功率因数、三相电 压不平衡、直 流注入、谐振和自 激等[ 10] , 最为突 出的就是对并网点电压的影响; 造成的电能质量问 题与所连配网的电压等级、短路容量、微网控制方 法及其容量等密切相关[ 15] 。因此, 在综 合分析微 网运行情况的基础上, 应用中国电力科学研究院电 力系统计算分析软件 BPA 计算分析了小区微网以 不同电压等级( 10kV 和 35kV) 并网, 在交换功率的 功率因数以及配电系统运行方式发生变化时, 小区 微网功率变化对 PCC 处电压的影响。
第 28 卷 第 1 期 2011 年 2 月
文章编号: 1007 2322( 2011) 01 0006 05
现 代电 力
M odern Electric Pow er
Vol 28 No 1 F eb 2011
文献标识码: A
微网及所连配电网电压等级的选择
王 阳, 艾 欣
( 华北 电力大学电气与电子工程学院, 北京 102206)
摘 要: 微网与主网并列运行时, 可以相互支援, 提高运行 水平和安全稳定性, 微网的并网标准应该是微网标准体系中 最重要的。本文首先综合分析微网运行情况, 得出在确定微 网电压等级时需考虑 的因素有: 微 网容量, 微电源 的种类、 容量及接入方式, 安全适当的并网点注入电流及运行电压范 围等。然后充分考虑微网特性及其给配电网带来的电能质量 问题, 得出在确定微网所连配电网电压等级时需考虑的部分 因素有: 电动汽车充电站的接入对并网点的影响; 交换功率 的功率因数和系统运行方式变化时, 并网点的电压变化情况 ( 通过 BPA 算例仿真验证) 等。 关键词: 微网; 配电网; 电压等级; 并网标准; 电动汽车
机组容量/ kW 并网电压/ kV
4 000 10 5
400 480+ 725 80ຫໍສະໝຸດ 040404
2 并网时配电网电压等级选择
确定并网时配电网电压等级时, 需考虑微网的 特性, 下面从电动汽车充电站和配电网电能质量方 面进行分析。 2 1 电动汽车充电站
电动汽车充电站是将电网电能转换为车载电池 的化学能, 为电动汽车提供动力。电动汽车充电站
Nav igant Co nsult ing 在为美国能源署提交的微 网研究评估报告中[ 7] , 根据应用场合的不同提出了 4 种微网的体系架构: 单个设施级微网、多个设施 级微网、馈线级微网和变电站级微网。并对不同体 系架构的微网的容量及应用场合进行了说明。 1 2 2 微网中分布式电源的容量
分布式电源的种类、容量及接入方式等, 与所 联微网的电压等级密切相关, 而且它们影响着微网 的供电方式和微网的电能质量。
Key words: micr og rid; distr ibution netw or k; vo lta ge g rade; gr id connected standar d; EV
0引言
相继发生的美加大停电、伦敦大停电、意大利
大停电和希腊大停电等, 都暴露了传统大电网的脆 弱性和局限性。我国南方雪灾、汶川地震给大电网 造成了巨大影响, 也引起人们的深刻反思。分布式 电源( Dist ribut ed Genetr at ion, DG) 利 用新能源或 可再生能源在负荷附近就近供电, 减小对大电网的 依赖性, 提高了供电可靠性。根据文献 [ 1 3] , 分 布式电源也有其局限性, 微网( microgrid) 是解决可 再生能源发电系统大规模应用的有效途径。微网有孤 岛运行和并网运行两种运行模式, 可以对大电网起到 削峰填谷的作用。文献 [ 4 7] 指出了微网的特点, 可 以清楚看到微网适应中国未来电网发展的需求。
Study on Selection of Voltage Grade for Microgrid and Its Connected Distribution Network
Wang Yang , Ai Xin
( Scho ol and Electr ical and Elect ronic Engineering , N o rth China Elect ric Po wer U niver sity, Beijing, 102206 , China)
微网容量的不同, 要选择不同的并网电压。设 微网容量为 S, 电压为 U, 电流为 I , 则三者满足
关系: S= 3UI , I = S/ ( 3 U) , 所以在 微网容量 一定的情况下, 为了减小电流, 要相应提高并网电 压, 即为了将 PCC 点的注入电流控制在合适的范 围之内, 要选择适当的并网电压。另外, 微网并网 后, 将会影响配电网对一般用户的供电质量, 而供 电电压是供电质量的重要指标, 因此应该保证供电 电压在规定的范围内。
中国现有 的一些 D G 项目的情 况[ 8] 如表 2 所 示, 通过这些工程的试点运行可以积累运行经验, 根据各个地方的电网特点制定出适合本地网络的微 网并网电压, 使 PCC 处电压在一个安全合理的水 平上。
表 2 中国 部分 DG 机组并网电压
项目地点
上海浦东 上海闽行 北京燃 气 北京 机场 中心医院 集团大 楼 次渠
目前, 美国、日本等发达国家正在积极开展微 网项目[ 8 9] , 而我国在这方面尚在起步 阶段。国内 外还没有正式的微网并网标准[ 10 12] , 国际上相关的 是 IEEE 1547 分布式电源与电力系统互联系列标 准 , 国内有光伏和风电的并网标准。这些标准对 分布式电源的电压调整、接地方式和与大电网的接 入方式进行了技术规范。微网是微电源与负荷组成 的自治系统, 其构成较分布式电源复杂, 并网标准 的制定也较为困难, 需要大量细致的基础理论研究 和技术试验的支持。
Abstract: M a in netwo rk a nd micr og rid can be suppo rte d by each o ther w hen micro gr id is gr id connecte d, w hich can im pr ov e o pera tio n level, safe ty and sta bility. I n micro gr id standar d sy stem, g rid co nnected standar d sho uld be the most impo rtant and be pre fer entia lly considere d. In this pa pe r, acco rding to compr ehensive analysis o f micro gtid o per ation, som e facto r s should be conside red when deter mining vo ltag e gr ade of micr og rid. Facto r s include micr o gr id capacity , m i cr o grid ty pe, ca pa city and a ccess mode of D G s, pro pe r in jecting cur rent and vo lta ge ra nge at PCC ( Point of Commo n Coupling ) . T hen, issue s, such as char acter istics o f micro g rid and its impacts on po wer qua lity of distributio n net w or k, a re f ully co nsider ed, and so me fa ctor s that should be considered when de termining vo ltag e g rade of distributio n netwo rk co nnected to micro gr id a re o bta ined. T he facto rs include impacts o f EV s access o n PCC, v oltage v ar iants a t PCC dur ing pow er f actor and sy stem o per ation mo de chang e ( by using o f BPA simula tio n) , e tc.
