配电网对分布式电源的消纳能力

制约配电网对分布式电源消纳能力的关键是分布式电源接入后产生的电压偏差和电压波动，而并非其对继电保护、配电自动化故障处理等的影响。

1、对分布式电源的3种控制策略

在分布式电源接入容量不是很大的情况下，即使不对其采取任何控制措施，配电网也有比较强的消纳能力，这种消纳方式，称为自由消纳方式。

在分布式电源接入容量超出自由消纳能力的情况下，首先可以考虑在较大容量的分布式电源中驻入本地控制策略，而不必借助通信网络和协调控制，而仅仅根据分布式电源本地采集到的接入点实时电压信息，对其输出的无功功率或有功功率进行本地调节，以满足轻载或重载条件下的电压偏差不致越限的要求，这种消纳方式，称为本地控制消纳方式。

在分布式电源接入容量超出本地控制消纳能力的情况下，不得已而必须考虑借助通信网络，对若干大容量分布式电源甚至可控负荷进行协调控制，以满足电压约束条件，这种消纳方式，称为协调控制消纳方式。

在实际应用中，应优先采用自由消纳方式，在其不能全面满足要求时宜采用本地控制消纳方式，自由消纳方式和本地控制消纳方式的消纳能力很强，应该可以解决绝大多数问题，实在不得已才采用协调控制消纳方式，因为协调控制消纳方式依赖通信通道，使配电网变得比较脆弱。

由于协调控制消纳方式已有大量文献报道，本文不再赘述，而仅对自由消纳方式和本地控制消纳方式进行论述。

2、自由消纳方式下的消纳能力

研究分析表明，做好分布式电源接入规划(如根据分布式电源容量的不同恰当选择接入电压等)，尽量做到“大马拉小车”，则即使不对分布式电源采取任何控制措施，配电网也有比较强的消纳能力。

在不对分布式电源采取任何控制措施的条件下，分布式电源可接入容量必须同时满足3个约束条件(即分布式电源接入配电网引起的最大电压上偏差值与最大电压波动值不越限，以及无分布式电源接入配电网时单纯由负载引起的最大电压下偏差值不越限)，这3条曲线共同围成的阴影部分区域就是不对分布式电源采取任何控制措施的条件下分布式电源的可接入容量范围，见图1。图中，PDG和PL分别表示分布式电源的容量和负荷功率。

图1 分布式电源允许接入的容量范围

例如，对于一条负荷功率沿馈线递增分布、分布式光伏电源容量沿馈线均匀分布的馈线，采用YJV-120型电缆，在容载比为75%的情况下，分布式光伏电源的允许接入容量范围如图3中阴影区域所示。图中，PPV表示分布式电源的容量。由图可见，即使不对分布式电源进行控制，馈线对其的消纳能力也很大。

图2 分布式光伏电源允许接入的容量范围

3、本地控制消纳方式

馈线沿线电压在各个分布式电源的接入点形成一个个电压极值点，因此只要采取本地控制策略，使这些极值点的电压满足电压约束，则一般可使整条馈线的电压满足电压约束要求，这就是本地控制消纳方式具有可行性的理论依据。

由于调节无功功率对电压幅值的调节效果比较明显，而且为了充分利用自然资源提供有功功率和保护分布式电源业主的利益，本地控制宜在保证有功功率的前提下，在剩余容量允许的范围内以调节分布式电源的无功功率为优先，在无功功率调节到剩余容量极限还不能解决电压偏差问题的情况下(或该分布式电源只能提供有功功率)，再对分布式电源的有功功率进行调节。

本地控制策略可以采用模糊控制方法，在电压越限时，根据实时电压信息进行反复调节，直至满足电压约束要求为止(注意，只要满足允许的电压偏差范围即可，而不可追求接近额定电压)。

值得一提的是，对分布式电源进行本地控制，不仅可以提高配电网对分布式电源的消纳能力，而且可以充分利用分布式电源所具有的可以根据需要发出感性无功功率或容性无功功率、并且可以连续调节无功功率输出的特点，实现配电网无功电压控制，解决低电压和过电压问题，由于是利用变流器的剩余容量提供所需的无功功率，因此一般不影响自然资源的利用和有功功率输出。