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摘 要：分布式电源（Distributed Generation，DG）的接入位置与其给配电网带来的影响好坏关系密切。该文采用考虑网损敏感度与电压稳定性的方法来确定DG安装位置，并与仅考虑前者的方法对比分析，结果表明该文提出的确定DG安装位置方法的优越性。算例结果表明，该文方法能得到合理的DG位置方案，验证了模型的有效性及可行性。
關键词：分布式电源 网损敏感度 电压稳定性
中图分类号：TN715 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0074-03
Research on Optimal Location of Distributed Generation in Distribution Network
Shen Xue He Hao
（Dali Power Supply Bureau， DaLi YunNan， 671000， China）
Abstract： When DG （Distributed Generation） meets distribution network， there is a closely relationship between the followed effect and DG’s sites. A method based on sensitivity of power loss and stability of voltage was presented to choose DG’s sites， and compared with the method only considered former， results showed the superiority of the method which determined DG’s sites proposed by this paper. Results of example analysis showed that using the proposed method could obtain thoughtful configuration scheme of DG，thus the effectiveness and feasibility of the model are validated.
Key Words：Distributed generation； Sensitivity of power loss； Stability of voltage
伴随着科技的发展，能源危机及环境问题也日益突出，分布式电源（Distributed Generation，DG）接入配电网已成为各国实行节能减排的重要举措之一[1]。相比传统发电，DG具有缓解环境污染、减少投资费用、降低网损、提高供电可靠性及节省DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.35.074
分布式電源在配网中优化选址的研究
申雪 贺浩
（大理供电局 云南大理 671000）
摘 要：分布式电源（Distributed Generation，DG）的接入位置与其给配电网带来的影响好坏关系密切。该文采用考虑网损敏感度与电压稳定性的方法来确定DG安装位置，并与仅考虑前者的方法对比分析，结果表明该文提出的确定DG安装位置方法的优越性。算例结果表明，该文方法能得到合理的DG位置方案，验证了模型的有效性及可行性。
关键词：分布式电源 网损敏感度 电压稳定性
中图分类号：TN715 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0074-03
Research on Optimal Location of Distributed Generation in Distribution Network
Shen Xue He Hao
（Dali Power Supply Bureau， DaLi YunNan， 671000， China）
Abstract： When DG （Distributed Generation） meets distribution network， there is a closely relationship between the followed effect and DG’s sites. A method based on sensitivity of power loss and stability of voltage was presented to choose DG’s sites， and compared with the method only considered former， results showed the superiority of the method which determined DG’s sites proposed by this paper. Results of example analysis showed that using the proposed method could obtain thoughtful configuration scheme of DG，thus the effectiveness and feasibility of the model are validated.
Key Words：Distributed generation； Sensitivity of power loss； Stability of voltage化石燃料等优点。
DG接入配电网会对系统潮流、网损、继电保护和节点电压等方面带来影响，而DG的接入位置和容量决定着影响的好坏[2-3]。国内外专家学者对DG选址进行了研究，成果显著[4-7]。文献[4]推导了配电网节点负荷与网损的关系式，并以此作为选择DG接入位置的依据，得到网损最小的配置方案。文献[5]通过负荷功率法将节点有功、无功负荷对有功网损的贡献结合，得到各节点的等效网损微增率，利用该指标确定DG最优位置，得到系统网损最小的方案。这两个文献都是从降低系统网损的角度来考虑DG的接入位置，但均没有考虑到电压分布，对于长线路重负荷情况可能导致靠近线路末端节点电压不满足要求。文献[6]采用灵敏度分析法对系统中各母线的电压稳定性进行分析，得到静态电压稳定指标，将DG接入位置选在稳定性指标较差的母线处，以改善系统的电压稳定性，提高配网承受负荷增长的能力，但是没有考虑到节点负荷对网损的贡献程度。 该文在建立DG选址模型时，从配网本身的网架结构和负荷数据出发，同时考虑网损敏感度和电压稳定性两方面，将其归一化后相加并对结果进行降序排列作为DG选址的依据。算例结果表明，采用该文方法对DG进行接入位置选择更合理，更大程度上综合改善了系统的运行水平。
1 DG选址
文献[4]通过分析节点负荷对网损的敏感程度来选择DG接入点，得到的DG配置对降低网损有一定效果，但该方法沒有顾及到电压稳定，如果线路过长且负荷较重，则可能导致电压失稳以至于出现电压崩溃的现象。文献[6]将支路电压稳定性指标作为DG选址的依据，得到的DG接入点对改善系统电压稳定及提高配电网承受负荷增长能力有一定效果。支路电压稳定性表征的是当有扰动发生时，系统维持电压的能力。为了兼顾网损和电压两方面要求，该文将网损敏感度和支路电压稳定性结合，形成DG选址的依据。假设DG直接安装在负荷节点，与原负荷形成节点等效负荷。
1.1 网损敏感度
（1）
式中为节点的负荷对网损的敏感程度，为根节点与节点之间的等值阻抗，越大表示节点处负荷引起的网损越大，当系统结构确定时，节点的等值阻抗确定，若此时较大，表明节点的负荷过大，有必要接入DG降低节点等效负荷，起到降低网损的效果。
1.2 支路電压稳定性
（2）
式中和分别为支路 j-i的电压稳定性系数和线路阻抗，为从首节点流向末节点i的功率，为首节点的电压幅值，越大表示该支路越薄弱。若系统发生电压崩溃，一定从最薄弱的支路开始，因此有必要在末节点i接入DG来降低流过支路 j-i的功率，增强电压稳定性。
将网损敏感度和支路电压稳定性归一化相加得到DG选址的依据为
（3）
为节点的DG需要程度，越大表示接入DG的需要程度越高。
2 算例分析
是一所66/10 kV变电站（容量63 MVA），有7条馈线和15个节点，其中节点15是变电站，节点1～14是负荷节点，可接入DG，基准年负荷57.9 MVA，4年后达到74.11 MVA，系统功率因数0.95。线路额定容量12 MVA，单位阻抗0.0625+j0.0335 Ω/km，线路功率越限时，升级线路额定容量20 MVA，单位阻抗0.05+ j0.0335 Ω/km，允许最大电压偏差±5 %。
该文拟接入8个DG。14个负荷节点网损敏感度降序排列：14、4、3、6、2、9、13、7、11、1、8、5、10、12（节点）。14条支路电压稳定性降序排列：1、13、3、8、14、6、2、7、5、10、9、11、4、12（支路末节点），按文献[4]方法选出的接入点：2、3、4、6、7、9、13、14，按该文方法选出的接入点：1、2、3、4、6、8、13、14。可知，两种方法会对系统的三条干线造成不同影响，分别是干线1：15-1-2-3-4、干线2：15-7和干线3：15-8-9。为了说明本文提出的接入点选择方法更优越，现对系统网损、节点电压做定性对比，如图2和图3所示。设所选节点均接入光伏发电，功率因数为0.92，容量为3 MWA。
干线1线路最长，节点负荷较重，无DG接入时电压跌落极其严重，支路15-1的电压稳定性最差，无DG接入时网损最大，但节点1的负荷与等效阻抗均中等，因此网损敏感度排名中等。采用文献[4]方法会导致节点4的电压（0.949 7）不达标，而该文方法中干线1上节点电压比文献[4]均提升1.3 %左右，达到电压要求，同时干线1总网损降低48.7 %。这是因为该文方法综合考虑网损敏感度和电压稳定性，将节点1也接入DG，降低了节点1的等效负荷从而将干线1的电压整体抬高，网损降低。可以看出，该文方法对长线路重负荷情况的改善更明显。
干线2只有一个节点7且节点负荷与线路长度属于中等，网损敏感度与所在支路电压稳定性均排第8，即使没有接入DG，节点7的电压（0.979 1）也能达标，网损（0.077 1 MW）也很小，所以该文方法未选择节点7。
干线3有两个节点，网损敏感度与电压稳定性排名均居中，因此两种方法效果差异不大。此外，该文方法得到的总网损比文献[4]降低了2.7%。
总体来说，在DG接入总量相同的情况下，采用该文方法选择DG接入点对系统电压的整体改善更显著，尤其是对于电压跌落严重线路的改善程度，同时系统总网损也更低，说明了考虑电压稳定性的必要性及该文方法的优越性。
3 结论
该文研究了DG接入配电网的位置优化问题，采用综合考虑网损敏感度和电压稳定性的方法得到节点接入DG的需要程度，与仅考虑网损敏感度方法对比分析可知，利用该文确定DG接入点的方法，对降低系统有功网损和提高电压稳定性更有利，说明该模型是有效并且可行的。
参考文献
[1] 苏剑，周莉梅，李蕊.分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J].中国电机工程学报，2013，33（34）：50-56.
Su Jian，Zhou Limei，Li Rui.Cost-benefit analysis of distributed grid-connected photovoltaic power generation[J].Proceedings of the CSEE，2013，33（34）：50-56.
[2] Al Kaabi S S，Zeineldin H H，Khadkikar V.Planning active distribution networks considering multi-DG configurations[J].IEEE Transaction on Smart Grid，2014，5（3）：1351-1360. [3] 江知瀚，陈金富.计及不确定性和多投资主体需求指标的分布式电源优化配置方法研究[J].中国电机工程学报，2013，33（31）：34-42.
Jiang Zhihan，Chen Jinfu.Optimal distributed generator allocation method considering uncertainties and requirements of different investment entities[J].Proceedings of the CSEE，2013，33（31）：34-42.
[4] 莊園，王磊.分布式电源在配电网络中优化选址与定容的研究[J].电力系统保护与控制，2012，40（20）：73-78.
Zhuang Yuan，Wang Lei.Research of distributed generation optimal layout and capacity confirmation in distribution network[J].Power System Protection and Control，2012，40（20）：73-78.
[5] 郑漳华，艾芊，顾承红，等.考虑环境因素的分布式发电多目标优化配置[J].中国电机工程学报，2009，29（13）：23-28.
Zheng Zhanghua，Ai Qian，Gu Chenghong，et al.Multi objective optimal allocation of distributed generation considering environmental factors[J].Proceedings of the CSEE，2009，29（13）：23-28.
[6] 叶萌，刘文霞，张鑫.考虑电压质量的分布式电源选址定容[J].现代电力，2010，27（4）：30-34.
Ye Meng，Liu Wenxia，Zhang Xin.The distributed power supply location with the consideration of voltage quality[J].Modern Electric Power，2010，27（4）：30-34.
關键词：分布式电源 网损敏感度 电压稳定性
中图分类号：TN715 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0074-03
Research on Optimal Location of Distributed Generation in Distribution Network
Shen Xue He Hao
（Dali Power Supply Bureau， DaLi YunNan， 671000， China）
Abstract： When DG （Distributed Generation） meets distribution network， there is a closely relationship between the followed effect and DG’s sites. A method based on sensitivity of power loss and stability of voltage was presented to choose DG’s sites， and compared with the method only considered former， results showed the superiority of the method which determined DG’s sites proposed by this paper. Results of example analysis showed that using the proposed method could obtain thoughtful configuration scheme of DG，thus the effectiveness and feasibility of the model are validated.
Key Words：Distributed generation； Sensitivity of power loss； Stability of voltage
伴随着科技的发展，能源危机及环境问题也日益突出，分布式电源（Distributed Generation，DG）接入配电网已成为各国实行节能减排的重要举措之一[1]。相比传统发电，DG具有缓解环境污染、减少投资费用、降低网损、提高供电可靠性及节省DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.35.074
分布式電源在配网中优化选址的研究
申雪 贺浩
（大理供电局 云南大理 671000）
摘 要：分布式电源（Distributed Generation，DG）的接入位置与其给配电网带来的影响好坏关系密切。该文采用考虑网损敏感度与电压稳定性的方法来确定DG安装位置，并与仅考虑前者的方法对比分析，结果表明该文提出的确定DG安装位置方法的优越性。算例结果表明，该文方法能得到合理的DG位置方案，验证了模型的有效性及可行性。
关键词：分布式电源 网损敏感度 电压稳定性
中图分类号：TN715 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0074-03
Research on Optimal Location of Distributed Generation in Distribution Network
Shen Xue He Hao
（Dali Power Supply Bureau， DaLi YunNan， 671000， China）
Abstract： When DG （Distributed Generation） meets distribution network， there is a closely relationship between the followed effect and DG’s sites. A method based on sensitivity of power loss and stability of voltage was presented to choose DG’s sites， and compared with the method only considered former， results showed the superiority of the method which determined DG’s sites proposed by this paper. Results of example analysis showed that using the proposed method could obtain thoughtful configuration scheme of DG，thus the effectiveness and feasibility of the model are validated.
Key Words：Distributed generation； Sensitivity of power loss； Stability of voltage化石燃料等优点。
DG接入配电网会对系统潮流、网损、继电保护和节点电压等方面带来影响，而DG的接入位置和容量决定着影响的好坏[2-3]。国内外专家学者对DG选址进行了研究，成果显著[4-7]。文献[4]推导了配电网节点负荷与网损的关系式，并以此作为选择DG接入位置的依据，得到网损最小的配置方案。文献[5]通过负荷功率法将节点有功、无功负荷对有功网损的贡献结合，得到各节点的等效网损微增率，利用该指标确定DG最优位置，得到系统网损最小的方案。这两个文献都是从降低系统网损的角度来考虑DG的接入位置，但均没有考虑到电压分布，对于长线路重负荷情况可能导致靠近线路末端节点电压不满足要求。文献[6]采用灵敏度分析法对系统中各母线的电压稳定性进行分析，得到静态电压稳定指标，将DG接入位置选在稳定性指标较差的母线处，以改善系统的电压稳定性，提高配网承受负荷增长的能力，但是没有考虑到节点负荷对网损的贡献程度。 该文在建立DG选址模型时，从配网本身的网架结构和负荷数据出发，同时考虑网损敏感度和电压稳定性两方面，将其归一化后相加并对结果进行降序排列作为DG选址的依据。算例结果表明，采用该文方法对DG进行接入位置选择更合理，更大程度上综合改善了系统的运行水平。
1 DG选址
文献[4]通过分析节点负荷对网损的敏感程度来选择DG接入点，得到的DG配置对降低网损有一定效果，但该方法沒有顾及到电压稳定，如果线路过长且负荷较重，则可能导致电压失稳以至于出现电压崩溃的现象。文献[6]将支路电压稳定性指标作为DG选址的依据，得到的DG接入点对改善系统电压稳定及提高配电网承受负荷增长能力有一定效果。支路电压稳定性表征的是当有扰动发生时，系统维持电压的能力。为了兼顾网损和电压两方面要求，该文将网损敏感度和支路电压稳定性结合，形成DG选址的依据。假设DG直接安装在负荷节点，与原负荷形成节点等效负荷。
1.1 网损敏感度
（1）
式中为节点的负荷对网损的敏感程度，为根节点与节点之间的等值阻抗，越大表示节点处负荷引起的网损越大，当系统结构确定时，节点的等值阻抗确定，若此时较大，表明节点的负荷过大，有必要接入DG降低节点等效负荷，起到降低网损的效果。
1.2 支路電压稳定性
（2）
式中和分别为支路 j-i的电压稳定性系数和线路阻抗，为从首节点流向末节点i的功率，为首节点的电压幅值，越大表示该支路越薄弱。若系统发生电压崩溃，一定从最薄弱的支路开始，因此有必要在末节点i接入DG来降低流过支路 j-i的功率，增强电压稳定性。
将网损敏感度和支路电压稳定性归一化相加得到DG选址的依据为
（3）
为节点的DG需要程度，越大表示接入DG的需要程度越高。
2 算例分析
是一所66/10 kV变电站（容量63 MVA），有7条馈线和15个节点，其中节点15是变电站，节点1～14是负荷节点，可接入DG，基准年负荷57.9 MVA，4年后达到74.11 MVA，系统功率因数0.95。线路额定容量12 MVA，单位阻抗0.0625+j0.0335 Ω/km，线路功率越限时，升级线路额定容量20 MVA，单位阻抗0.05+ j0.0335 Ω/km，允许最大电压偏差±5 %。
该文拟接入8个DG。14个负荷节点网损敏感度降序排列：14、4、3、6、2、9、13、7、11、1、8、5、10、12（节点）。14条支路电压稳定性降序排列：1、13、3、8、14、6、2、7、5、10、9、11、4、12（支路末节点），按文献[4]方法选出的接入点：2、3、4、6、7、9、13、14，按该文方法选出的接入点：1、2、3、4、6、8、13、14。可知，两种方法会对系统的三条干线造成不同影响，分别是干线1：15-1-2-3-4、干线2：15-7和干线3：15-8-9。为了说明本文提出的接入点选择方法更优越，现对系统网损、节点电压做定性对比，如图2和图3所示。设所选节点均接入光伏发电，功率因数为0.92，容量为3 MWA。
干线1线路最长，节点负荷较重，无DG接入时电压跌落极其严重，支路15-1的电压稳定性最差，无DG接入时网损最大，但节点1的负荷与等效阻抗均中等，因此网损敏感度排名中等。采用文献[4]方法会导致节点4的电压（0.949 7）不达标，而该文方法中干线1上节点电压比文献[4]均提升1.3 %左右，达到电压要求，同时干线1总网损降低48.7 %。这是因为该文方法综合考虑网损敏感度和电压稳定性，将节点1也接入DG，降低了节点1的等效负荷从而将干线1的电压整体抬高，网损降低。可以看出，该文方法对长线路重负荷情况的改善更明显。
干线2只有一个节点7且节点负荷与线路长度属于中等，网损敏感度与所在支路电压稳定性均排第8，即使没有接入DG，节点7的电压（0.979 1）也能达标，网损（0.077 1 MW）也很小，所以该文方法未选择节点7。
干线3有两个节点，网损敏感度与电压稳定性排名均居中，因此两种方法效果差异不大。此外，该文方法得到的总网损比文献[4]降低了2.7%。
总体来说，在DG接入总量相同的情况下，采用该文方法选择DG接入点对系统电压的整体改善更显著，尤其是对于电压跌落严重线路的改善程度，同时系统总网损也更低，说明了考虑电压稳定性的必要性及该文方法的优越性。
3 结论
该文研究了DG接入配电网的位置优化问题，采用综合考虑网损敏感度和电压稳定性的方法得到节点接入DG的需要程度，与仅考虑网损敏感度方法对比分析可知，利用该文确定DG接入点的方法，对降低系统有功网损和提高电压稳定性更有利，说明该模型是有效并且可行的。
参考文献
[1] 苏剑，周莉梅，李蕊.分布式光伏发电并网的成本/效益分析[J].中国电机工程学报，2013，33（34）：50-56.
Su Jian，Zhou Limei，Li Rui.Cost-benefit analysis of distributed grid-connected photovoltaic power generation[J].Proceedings of the CSEE，2013，33（34）：50-56.
[2] Al Kaabi S S，Zeineldin H H，Khadkikar V.Planning active distribution networks considering multi-DG configurations[J].IEEE Transaction on Smart Grid，2014，5（3）：1351-1360. [3] 江知瀚，陈金富.计及不确定性和多投资主体需求指标的分布式电源优化配置方法研究[J].中国电机工程学报，2013，33（31）：34-42.
Jiang Zhihan，Chen Jinfu.Optimal distributed generator allocation method considering uncertainties and requirements of different investment entities[J].Proceedings of the CSEE，2013，33（31）：34-42.
[4] 莊園，王磊.分布式电源在配电网络中优化选址与定容的研究[J].电力系统保护与控制，2012，40（20）：73-78.
Zhuang Yuan，Wang Lei.Research of distributed generation optimal layout and capacity confirmation in distribution network[J].Power System Protection and Control，2012，40（20）：73-78.
[5] 郑漳华，艾芊，顾承红，等.考虑环境因素的分布式发电多目标优化配置[J].中国电机工程学报，2009，29（13）：23-28.
Zheng Zhanghua，Ai Qian，Gu Chenghong，et al.Multi objective optimal allocation of distributed generation considering environmental factors[J].Proceedings of the CSEE，2009，29（13）：23-28.
[6] 叶萌，刘文霞，张鑫.考虑电压质量的分布式电源选址定容[J].现代电力，2010，27（4）：30-34.
Ye Meng，Liu Wenxia，Zhang Xin.The distributed power supply location with the consideration of voltage quality[J].Modern Electric Power，2010，27（4）：30-34.