（国网蚌埠供电公司）
一、引言
国家近年来对新能源行业的扶持力度不断加大，并为新能源行业发展出台了大量政策，因此蚌埠地区新能源产业也有了大幅的增加，表现为装机容量以及比例与之前相比均大幅增加，数据显示，到2016年为止，供电区使用的新能源类型主要为风电、光伏以及生物质，其容量分别为，风电99MW，光伏26.457MW，生物质54MW；同时还有大量已批复新建，包括风电接入容量48MW，生物质及垃圾焚烧发电装机121.5MW；而光伏更是高达324MW。具体情况如下表。
在国家“十三五”期间，由于政策上的大力扶持，蚌埠供电区新能源接入规模实现了大幅增长，同时还进行了一次电网建设改造，因此为了能够使新能源布局更为科学，使新能源建设能够与电网升级同步开展，保障电网电压安全，本文对蚌埠供电区光伏接入电网电压以及消纳能力进行调查研究。
二、实证研究
通过对有关材料进行调查分析，我们发现，配电网的电压水平以及消纳能力主要受下面几个因素影响，分别是系统调峰能力、电网输电能力、新能源并网技术以及调度运行水平等影响，在这之中最主要的影响因素是系统调峰能力和新能源并网技术。因此本文在考虑了以往的光伏接入方案之后，结合了光伏能源密集发展区域的相关电网发展经验，通过基于PSD-BPA（电力系统分析软件）数据建模后的VSAT（电压安全评估）仿真，基于P－V分析，V－Q分析，模式分析，连续潮流，灵敏度分析的电压稳定分析方法，分层分区确定区域电网在接入规模、负荷水平、网架结构及电源调峰能力等综合因素动态影响下的新能源消纳水平和电压安全策略。
2.1光伏资源概况
在地理位置方面，蚌埠市处于安徽省淮北平原以及江淮丘陵的交界处，处于淮河中游位置，并且其地形主要是由平原构成，地势方面呈现出东南低，西北高的特点。其全年气候较为温和，降雨量适中，并且拥有充足的日照，年日照时数平均2157.5小时，平均气温15.1°C，平均年降水量905.4毫米，平均无霜期217天。
蚌埠地区是全国太阳能资源三类地区，其具有十分丰富的太阳能，并且直接辐射量占到了总辐射量相当大的比重。太阳总辐射值的变化规律与天文辐射变化基本一致，年际变化较小，因此其具有非常不错的光能资源利用条件。当地的地理条件十分适于开发太阳能光伏发电项目。而截至到2016年8月，蚌埠供电区已接入光伏装机26.457MW；光伏接入报装和批复达324MW。
同时从地理环境上我们对其分布进行分析，发现蚌埠计划新增光伏发电项目主要集中于凤阳、固镇两个地区，其他位置除了五河有少量分布以外，并没有新增光伏接入计划。
2.2凤阳县地理位置及人文环境
凤阳县位于安徽省东北部，淮河中下游南岸，北隔淮河与蚌埠市淮上区、五河县相望，东、南与明光市、定远县毗连，西部和西北部与淮南市大通区、蚌埠市龙子湖区、蚌山区、禹会区接壤。
凤阳在全国都是十分有名的历史文化名城，其是明太祖朱元璋的故乡，因此这里也有闻名中外的明中都皇城和明皇陵。再往前追溯，凤阳县更是是庄子与惠子濠梁观鱼之地。并且在中国神话故事中凤阳是八仙之一的蓝采和成仙的地方，可谓历史底蕴十分深厚。
而在经济方面，凤阳县也是中国农村改革开放的发源地。其在经济发展中，不断调整产业结构，以适应市场经济发展，制定了“强化工业、调整农业、开发旅游业、带动发展第三产业”的总体战略规划，并且以建设“和谐凤阳、人文凤阳、生态凤阳、魅力凤阳”为目的开展经济建设，经济和社会事业取得了长足进步。
2.3测量方式
依托已完成的区域电网规划、区域中长期负荷预测、分布式光伏装机规划，作为课题研究的边界条件，仿真工具采用BPA+DSATools中的电压安全分析模块（VSAT）。本次仿真的基本原理是：研究选定区域内光伏电源的发电特性，建立分布式电源模型和区域电网模型，通过建立仿真场景从现状光伏出力开始，基于灵敏度分析法，考察分布式电源接入容量增加时指标的变化，选取一定容量值为步长，逐步增加光伏接入容量直到存在指标出现越限时为止，监控接入点的母线电压，每迭代一次计算一遍潮流，当监控点电压达到电压越线标准或电压崩溃点时，给出光伏接纳的最大水平。
三无功及电压安全仿真评估
3.1仿真模式——现状电网节点无功及电压安全分析
3.1.1凤阳县现状电网
基于现状电网，光伏电站按规程接入运行（投入SVG），系统自动投切无功模式；由VSAT按步长增加光伏出力，安全电压标准选择1.07-0.97，各节点由VSAT自动投切参与无功平衡。可得凤阳县光伏出力增长情况下关键节点PV曲线如下：
图3.1.1-1仿真模式——对应凤阳县仿真关键节点PV曲线（官塘）
由上图可知：随凤阳县光伏出力增长，起始监测出力为231MW，对应电压幅值为0.9827pu逐步上升至0.9834pu;电压最高峰值对应光伏总出力为315MW；随着光伏出力进一步增加，监测点电压开始回落，初期阶段由系统自动投入无功进行补偿，故电压降低趋势较为缓慢；后期则呈现快速跌落趋势。
图3.1.1-2仿真模式——对应凤阳县仿真关键节点VQ曲线（官塘）
由V-Q曲线可知，随无功投入增大，电压随之增高0.97pu~0.9843pu之间区段，当集群模拟投入无功需远超过现状30MVar实际配置水平（约60MVar）时，监测点电压方可提升至1.0295PU附近。模拟投入无功达到320Mvar以上时，节点电压可以达到1.07PU安全上限。因此官塘站节点电压幅值对无功配置变化敏感性不高，应着重针对其下级网络无功配置进行提高。
3.1.2固镇县现状电网
基于现状电网，光伏电站按规程接入运行（投入SVG），系统自动投切无功模式；由VSAT按步长增加光伏出力，安全电压标准选择1.07-0.97，各节点由VSAT自动投切参与无功平衡。可得固镇县光伏出力增长情况下关键节点PV曲线如下：
图3.1.2-1仿真模式——对应固镇县仿真关键节点PV曲线（蒋南）
由上图可知：随固镇县光伏出力增长，起始监测出力为54MW，对应电压幅值为1.011pu逐步上升至1.0144pu;电压最高峰值对应光伏总出力为110MW；随着光伏出力进一步增加，监测点电压开始回落，初期阶段由系统自动投入无功进行补偿，故电压降低趋势较为缓慢；后期则呈现快速跌落趋势。
由上图可知：全区仿真中，起始监测出力为1060MW，随各区域批复及需光伏出力增长，对应监测点电压幅值由1.0079pu缓慢回落至1.039pu;电压最高峰值对应光伏总出力为1060MW；小负荷方式下，35kV母线存在短时越高限问题，后期则呈现快速跌落趋势。
由V-Q曲线可知，当模拟投入无功接近600MVar配置时，监测点电压提升至1.07PU以上。总体上看，蒋南站及下级系统投入无功容量偏小，且无功投入对电压提升幅值明效应最好。
3.2.2VSAT仿真后无功容量优化分析
1小负荷方式下，固镇县电网梨花至淝河、蒋南至淝河通道均转为光伏出力上送通道；有功、无功方向一致，电网不存在无功缺口；
3、小负荷方式下，对应消纳极限水平，凤阳县电网中凤阳至禹会通道转为光伏出力上送通道；有功、无功方向相反，凤阳电网仍存在无功缺口；
4、结合极限消纳水平下传统电厂出力看，龙子湖电厂仍要承担区域负荷总量约15%的平衡任务，同时要对凤阳区域提供无功补给，因此，随着光伏接入增加，应尽可能在凤阳电网各站点增加无功补偿容量，以增加电网电压安全性。
4.结论
4.1无功优化总结
1、在小负荷方式情况下，固镇县电网梨花至淝河、蒋南至淝河通道均转为光伏出力上送通道；有功、无功方向一致，电网不存在无功缺口；
2、结合极限消纳水平下传统电厂出力看，龙子湖电厂仍要承担区域负荷总量约15%的平衡任务，同时要对凤阳区域提供无功补给，因此随着光伏接入增加，因尽可能在凤阳电网各站点增加无功补偿容量，以增加电网电压安全性。
3、从V-Q曲线模拟来看，随着负荷增加，应对各集群无功进行提升改造，以大负荷方式下可投无功能够对应电压安全上限。
4.2工作建议
1、建议结合集群消纳分析，在之后进行接入方案研究时，对凤阳县新增光伏优先接入凤阳站下级系统，之后才是官塘站；固镇区域优先考虑计入新建梨花站下级（孟嘉、楼东下级），要注意避免多个光伏集中，以免造成蒋南站35kV侧电压过高，形成安全隐患。
2、同时建议在后续系统进行规划改造时，要结合相关分析工作，适当提升官塘站、洪武站片区无功补偿配置容量，同时要配合蒋南站二期，新增小分组无功补偿，平滑PV曲线。各110kV节点按照附表4.2建议结合技改综合核定实施，其中市区部分应注意电缆充电功率与无功配置协调问题。
3、结合本文的相关研究，在进行后续的新能源开发时，要进行科学规划，提高新能源发电规划以及电网规划的协调能力。并且特别要指出的是，后续如果要进行大容量新能源发电开发，一定要遵守安全第一的原则，全面考虑各项影响因素，制定相应规划，提高系统调节能力，避免发生安全事故。
段传科，男，1978.3，本科，工程师单位：国网蚌埠供电公司，安徽理工大学，电力系统及其自动化