分布式電源并網(wǎng)研究綜述

郜曉娜 邱國(guó)躍 高 璐

[摘要]近年來，分布式電源發(fā)展迅猛，日益普遍地與大電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行，給現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制帶來巨大的變化。簡(jiǎn)要介紹分布式發(fā)電的概念及其并網(wǎng)研究進(jìn)展情況，并提出下一步研究方向。

[關(guān)鍵詞]分布式電源并網(wǎng)低頻振蕩

中圖分類號(hào)；TM1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1 671—7597(2009)1010040—01

一、前言

分布式電源(system；distributed generation resources，簡(jiǎn)稱DGRs)是一種與傳統(tǒng)供電模式完全不同的新型供電系統(tǒng)，為滿足特定用戶需要或支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以分散方式布置在用戶附近、發(fā)電功率為幾千瓦到五十兆瓦的小型模塊式、與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源；它通常位于用戶附近，包括生物能發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)、太陽能發(fā)電和光伏電池、燃料電池、風(fēng)能發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)，以及存儲(chǔ)控制的技術(shù)。分布式能源可以連接電網(wǎng)，也可以獨(dú)立工作。

目前，大電網(wǎng)與分布式發(fā)電相結(jié)合被世界許多能源、電力專家公認(rèn)為是能夠節(jié)省投資、降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性的主要方式，是21世紀(jì)電力工業(yè)的發(fā)展方向。近年來，對(duì)新型分布式發(fā)電技術(shù)的研究取得了突破性的進(jìn)展，分布式發(fā)電有望在電能生產(chǎn)中占有越來越大的比重，并對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生重大的影響。

二、并網(wǎng)研究進(jìn)展情況

近年來，分布式電源快速發(fā)展，應(yīng)用越來越多，在帶來巨大節(jié)能效果的同時(shí)，也出現(xiàn)了許多不良的現(xiàn)象，其中最突出的是分布式電源并網(wǎng)所引起的相關(guān)問題。主要問題如下：

1，由于接入位置、容量和控制的不合理，分布式電源的引入，常使配電線路上的負(fù)荷潮流變化較大，增加了配電網(wǎng)潮流的不確定性。

2，加大了規(guī)劃區(qū)電力負(fù)荷的預(yù)測(cè)難度：由于分布式電源輸出電能有明顯的隨機(jī)特性，使變電站的選址、配電網(wǎng)絡(luò)的接線和投資建設(shè)等規(guī)劃工作更加復(fù)雜和不確定。

3，大量電力電子器件的使用給系統(tǒng)帶來大量諧波，諧波的幅度和階次受到發(fā)電方式以及轉(zhuǎn)換器工作模式的影響，同時(shí)對(duì)電壓的穩(wěn)定性和電壓的波形都產(chǎn)生不同程度的影響。

4，由于分布式電源規(guī)劃布局不合理，中、低壓供電線路長(zhǎng)、覆蓋面廣，線路及產(chǎn)品和設(shè)備陳舊、老化，并網(wǎng)電量計(jì)量方式不當(dāng)，裝置配置不合理，管理、監(jiān)督不利，易造成運(yùn)行中損耗較大、經(jīng)濟(jì)效益低。

5，分布式電源的接入使潮流不再單向地從變電站母線流向用戶負(fù)荷，以至配電網(wǎng)各種保護(hù)定值與機(jī)理發(fā)生了深刻變化，可能導(dǎo)致保護(hù)裝置的靈敏度降低，嚴(yán)重時(shí)甚至拒動(dòng)，也可能導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)作，以及相鄰線路的瞬時(shí)速斷保護(hù)裝置誤動(dòng)作，失去選擇性。

6，分布式電源布點(diǎn)多、分布廣使部分通訊聯(lián)系薄弱，不易采集分布式發(fā)電過程中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)電流、電壓、有功、無功功率等信息，不利于調(diào)度員的正確決策，調(diào)度命令難以及時(shí)到達(dá)，監(jiān)控難度較大，易造成無序發(fā)電，難以發(fā)揮相應(yīng)資源優(yōu)勢(shì)和帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，甚至?xí)黾与娋W(wǎng)壓力和發(fā)電行業(yè)整體成本。

7，與配電網(wǎng)系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備配合不好時(shí)，分布式電源可能使相連接的系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)作；分布式電源安裝地點(diǎn)不適當(dāng)、容量和連接方式也會(huì)降低配電網(wǎng)可靠性；配電網(wǎng)故障時(shí)，短路瞬間會(huì)有DG電流注入電網(wǎng)，導(dǎo)致斷路器的開斷能力不足而不能有效切除故障，使故障擴(kuò)大危及整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

8，不同類型的分布式電源并網(wǎng)會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生不同程度的影響。對(duì)于采用異步發(fā)電機(jī)接口的分布式電源，并網(wǎng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性具有負(fù)面影響，并網(wǎng)位置離系統(tǒng)最薄弱支路越遠(yuǎn)，負(fù)面影響就越小；對(duì)于采用無勵(lì)磁調(diào)節(jié)的同步發(fā)電機(jī)接口的分布式電源和采用具有功率控制單元的變換器作為接口的分布式電源，并網(wǎng)時(shí)能改善系統(tǒng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，并網(wǎng)位置越靠近系統(tǒng)最薄弱支路，則改善系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的程度越顯著。

三、研究方向

針對(duì)國(guó)內(nèi)外在分布式電源并網(wǎng)研究方面的不足，認(rèn)為以下幾個(gè)方面應(yīng)作進(jìn)一步研究。

1，并網(wǎng)對(duì)低頻振蕩的影響研究。選擇一種或兩種較為成熟的分布式電源，分析其模型和所需參數(shù)；選擇一典型的低頻振蕩系統(tǒng)模型，建立接入和不接入分布式電源時(shí)的數(shù)學(xué)模型。分析在這兩種情況下出現(xiàn)低頻振蕩現(xiàn)象的差異。

2，并網(wǎng)后控制策略的選取對(duì)低頻振蕩的影響研究。選擇不同的分布式電源接入后的控制策略，對(duì)不同策略下引起的低頻振蕩進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果，選取較好的控制策略。

四、結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，大電網(wǎng)互聯(lián)已成為必然的趨勢(shì)?？鐓^(qū)域、遠(yuǎn)距離、大容量的功率交換將成為必然。由電網(wǎng)互聯(lián)運(yùn)行派生的一系列小擾動(dòng)問題直接影響系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，其中最為典型的就是低頻振蕩問題。分布式發(fā)電因其投資省、發(fā)電方式靈活、與環(huán)境兼容等特點(diǎn)，日益普遍地與大電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行，給現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制帶來巨大的變化。但其并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)帶來許多問題，其中低頻振蕩是不容忽視的問題。因此，如何有效的抑制分布式電源并網(wǎng)引起的低頻振蕩對(duì)電網(wǎng)的安全有重要的意義。