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含微电网的配电网典型接线模式经济性评估

李成玲  李雯  郑雨翔  洪祎祺  郭慧敏  
【摘要】:微电网技术的提出旨在中低压层面上实现分布式发电技术的灵活、高效应用,解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网运行时的主要问题。由于它具备一定的能量管理功能,并尽可能维持功率的局部优化与平衡,可有效降低系统运行人员的调度难度。此外,微电网独立运行模式可以在外部电网故障时继续向关键负荷供电,提高了用电的安全性和可靠性。而微电网接入配电网对传统接线方式的经济性、可靠性等都会产生一定程度的影响。通过对微电网经济性的整体评估,建立含微电网的接线模式经济性评估模型。微电网自身的建设存在一定的成本,而且投入运行还会产生运行成本,因此接入微电网后的配电网接线模式经济性将受到影响。微电网的成本主要包括微电网的投资费用和运行费用,其中,投资成本包括分布式电源的造价以及开关、控制、储能设备的造价;运行费用包括燃料成本、维护、检修费用,另外运行中产生的环境效益也需要适当考虑。通常情况下,在同一变电所容量条件下,微电网的配电网各接线模式的经济性随着负荷密度的增加而提高;在同一负荷密度下,各接线模式的经济性随着变电所容量的增加而提高;在同一负荷密度下,架空线路典型接线模式的单位负荷年度费用从低到高依次为单辐射接线、双侧电源多分段单联络接线、三分段三联络接线、两供一备接线;随着主变容量的增大,三分段三联络接线与两供一备接线的经济性指标差距逐渐减小,甚至在负荷密度较低时,三分段三联络接线的单位负荷年费用指标反超两供一备接线;电缆线路接线模式的单位负荷年度费用,在负荷密度较低时从低到高依次为单辐射接线、两供一备接线、双侧电源单环式接线、双侧电源双环式接线;随着负荷密度的增加,各接线模式的单位负荷年费用指标从低到高依次为单辐射接线、双侧电源单环式接线、双侧电源双环式接线、两供一备接线;在相同负荷密度条件下,变电站容量越大各接线模式经济性越好;且变电站容量的增大对负荷密度较高的地区经济性提升效果明显优于负荷密度低的地区;接入微电网后的配电网各接线模式经济性均变差:尽管考虑了可靠性效益,但是单位负荷年费用仍然增大较多,这主要有两方面的原因:其一,微电网内燃气轮机和储能的单位容量造价较高,此外还包括控制设备、开关等设备,导致微电网整体的投资费用非常高;其二,目前各种接线模式的可靠性本身已经较高,即使形成大容量微电网,可靠性提高的幅度也不大,从而可靠性效益不能很好填补其高造价带来的影响;微电网的接入使部分接线模式的线路容量系数提高,即线路的利用率提高。微电网的建设成本以及投入运行后的生产成本,都对接入微电网的配电网经济性产生了较大影响。接入微电网后,线路的容量系数提高,在一定程度上提升了整个配电网的经济性。不同接线模式下接入微电网,对配电网的经济性影响也不尽相同。通过深入研究架空线和电缆网各接线模式在典型负荷密度、不同变电站容量下的单位负荷年费用指标,并给出定量分析结论。综上所述,微电网中应鼓励光伏、风电等分布式发电,同时配合储能及一定容量的燃机等微电源来保证微电网的正常及孤岛运行。为了保证孤岛时有充足且稳定的电源,一般考虑以燃气轮机为微电网中的微电源,但因其发电成本高于电网的平均发电成本,故微电网并网运行时认为燃机是不发电的,这样造价高昂的燃机的使用效率就非常低。而使用光伏、风电发电不但可以节约燃料成本,减少微电网内燃机的装机容量,而且可以带来额外的环境效益。此外,随着微电网数量增多、容量增大,可适当提高变电站原有的供电半径,这样一方面可以使单位负荷年费用值下降;另一方面,微电网更适合于接入可靠性较低的网络结构,而供电半径增加、故障率增大正好提升了微电网的价值。

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