分布式發(fā)電接入配網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃方法及配套技術(shù)探討

楊星明

（國網(wǎng)湖南省電力公司常德供電分公司，湖南 常德415000）

1 概 述

分布式發(fā)電技術(shù)主要針對一些較為分散的用戶，是符合相關(guān)配電網(wǎng)設(shè)施提供供電的方式，具有一定的分散性。分布式發(fā)電可以有效地減少電能的損耗，并且減少配電網(wǎng)絡(luò)的投資成本，是新時(shí)期我國電力事業(yè)發(fā)展中所必須重視的一個(gè)方向。分布式發(fā)電作為混合型發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的代表技術(shù)，具有供電便捷、安裝靈活、環(huán)保性高的特點(diǎn)，并且也是日后電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。因此，提高對分布式發(fā)電技術(shù)的研究和了解，合理規(guī)劃分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)，將分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)與配電網(wǎng)進(jìn)行良好的融合具有實(shí)際意義。

2 分布式發(fā)電與配電網(wǎng)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性

第一，分布式發(fā)電技術(shù)與配電網(wǎng)具有較強(qiáng)的正相關(guān)性。分布式發(fā)電技術(shù)與配電網(wǎng)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)，并且對于配電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展有著重要的意義。例如，光伏發(fā)電主要是依靠太陽能作為發(fā)電的能源，其本身和配電網(wǎng)的復(fù)合曲線具有正向一致的關(guān)系，與配電網(wǎng)的日負(fù)荷、年負(fù)荷等負(fù)荷曲線一致。通過對光伏發(fā)電進(jìn)行有效的利用，可以提高配電網(wǎng)自身的配電穩(wěn)定性，針對一些用電高峰期，提高電網(wǎng)的配電可靠性。分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，降低了配電網(wǎng)的負(fù)載群匹配需求。例如，上述光伏發(fā)電一經(jīng)采用，配電網(wǎng)則可以根據(jù)光伏發(fā)電的具體負(fù)荷水平，制定相應(yīng)的裝機(jī)空余容量，并且無需進(jìn)一步配備相關(guān)的負(fù)荷容量（如圖1）。與此同時(shí)，通過對于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，可以讓配電網(wǎng)更加主動(dòng)的適應(yīng)具體電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)對于配電網(wǎng)發(fā)電資源的充分利用。

圖1 光伏發(fā)電的應(yīng)用

第二，分布式發(fā)電技術(shù)與配電網(wǎng)具有較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性。（1）在規(guī)劃階段，由于分布式發(fā)電需要同電網(wǎng)進(jìn)行負(fù)荷的分配，并且要對供電可靠性進(jìn)行責(zé)任分配。分布發(fā)電其可靠性與其供電承擔(dān)方不同，配電網(wǎng)投資增加，經(jīng)濟(jì)性難以得到保證。與此同時(shí)分布式發(fā)電的電源主要是當(dāng)?shù)氐恼唾Y源業(yè)主進(jìn)行引導(dǎo)和選擇，電網(wǎng)公司并沒有參與到規(guī)劃當(dāng)中，如果其規(guī)劃不合理，就會造成供電公司搭配的計(jì)劃受到影響。（2）分布式發(fā)電其自身具有較強(qiáng)的隨機(jī)性與波動(dòng)性，對于高滲透的配電網(wǎng)來說，分布式發(fā)電具有一定的發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)。分布式發(fā)電必須要對電能質(zhì)量進(jìn)行控制，并且嚴(yán)格按照國家相關(guān)電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行并網(wǎng)。（3）分布式發(fā)電的故障運(yùn)行。如果分布式發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則需要第一時(shí)間切斷其線路。如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能第一時(shí)間切斷，就會造成配網(wǎng)的發(fā)電設(shè)備誤動(dòng)作與受損，配網(wǎng)供電受到影響，用戶停電時(shí)間延長。

3 分布式發(fā)電接入配網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃方法

分布式發(fā)電接入配網(wǎng)需從以下方面規(guī)劃：

（1）保證電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。分布式電壓的介入，與要保證其對配電網(wǎng)的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓極限保持一致，并且保證不影響配電網(wǎng)的電壓超出限制。要對分布式電壓輸出功率特性進(jìn)行深入的研究，并且與配電網(wǎng)的調(diào)壓進(jìn)行統(tǒng)一配合。在接入配電網(wǎng)之后，采用試運(yùn)行，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。另外，還要針對具體情況，采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)壓與無功補(bǔ)償。

（2）提高電網(wǎng)可靠性。分布式電壓的接入，對于配電網(wǎng)的可靠性與安全性造成了一定的影響，其讓配電網(wǎng)中電壓的流向發(fā)生了變化，并且造成了部分線路母線短路電流升高，部分母線短路電流降低。針對部分母線短路電流升高或者降低的情況，需要對繼電保護(hù)的數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整和改裝。與此同時(shí)，分布式電源電子元件較多，出現(xiàn)故障時(shí)，其故障電流可能較低，不能達(dá)到觸發(fā)自動(dòng)保護(hù)的功能。因此，針對配電網(wǎng)內(nèi)部的具體情況，要選擇合理的繼電保護(hù)裝置，保證電網(wǎng)內(nèi)部繼電保護(hù)的可靠性、靈敏性。

（3）防止電網(wǎng)諧波。一般來說，電網(wǎng)諧波主要來自于配電網(wǎng)中分布式電源本身與其內(nèi)部的電子設(shè)備。配電網(wǎng)中，逆變器的開關(guān)器件出現(xiàn)頻繁的關(guān)斷會造成諧波分量，產(chǎn)生諧波污染。諧波干擾的程度，主要決定于其變流器的設(shè)計(jì)和安裝情況，并且與電網(wǎng)短路容量有著密切的關(guān)聯(lián)。諧波對配電網(wǎng)中的用戶影響范圍較大，它對電壓均值造成改變，出現(xiàn)電壓閃變、變壓器發(fā)熱、保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)等問題。

4 分布式發(fā)電接入配網(wǎng)系統(tǒng)的配套技術(shù)

4．1 配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)

在配電網(wǎng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)上，要針對其配電區(qū)域的電源、負(fù)荷與配電網(wǎng)等情況進(jìn)行深入的調(diào)查預(yù)分析，并且通過對于容量、調(diào)節(jié)能力的有效配置，構(gòu)建成為另一個(gè)系統(tǒng)化的配電網(wǎng)體系。在地理層面上，構(gòu)建一個(gè)相對獨(dú)立的發(fā)電網(wǎng)，通過獨(dú)立組建發(fā)電網(wǎng)，形成內(nèi)部功率的自由組合。通過對于電壓與負(fù)荷進(jìn)行合理的調(diào)配和利用，打造微型電網(wǎng)，并且就微型電網(wǎng)的價(jià)值進(jìn)行開發(fā)。另外，配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)也是虛擬發(fā)電廠技術(shù)應(yīng)用的集成化（如圖2）。

圖2 分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4．2 微電網(wǎng)發(fā)電

微電網(wǎng)是一種系統(tǒng)單元，具有自我控制功能、獨(dú)立的電壓、負(fù)荷與控制儲能系統(tǒng)，可以進(jìn)行自我保護(hù)，具有較強(qiáng)的友好性，在配電網(wǎng)中的應(yīng)用范圍較為廣泛。一般來說，在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，如果主電網(wǎng)出現(xiàn)問題，微電網(wǎng)就會獨(dú)立的運(yùn)行。主電網(wǎng)故障恢復(fù)之后，再同步運(yùn)行。在主電網(wǎng)當(dāng)中，微電網(wǎng)是獨(dú)立的負(fù)荷，可以作為一個(gè)小型的輔助電源進(jìn)行應(yīng)用，為整體電網(wǎng)提供服務(wù)。微電網(wǎng)是對于分布式發(fā)電優(yōu)勢的改進(jìn)，對于分布式發(fā)電技術(shù)中的不可靠性有著較強(qiáng)的彌補(bǔ)，可以有效地減少配電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，提高分布式電源接入配電網(wǎng)之后的可靠性。

4．3 虛擬發(fā)電廠技術(shù)

虛擬發(fā)電廠技術(shù)是對新型分布式發(fā)電技術(shù)的整合，并且通過對小型發(fā)電站進(jìn)行整合，將其納入一個(gè)配電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了智能化的統(tǒng)一發(fā)電，模擬傳統(tǒng)發(fā)電過程，具有更高的可靠性和容量，是分布式發(fā)電技術(shù)較為有效的解決方案。在應(yīng)用虛擬發(fā)電廠技術(shù)之后，供電企業(yè)有了更多的發(fā)展機(jī)會，并且擁有了新的營銷渠道和營銷方式，電力供應(yīng)的靈活性得到大幅度提高。與此同時(shí)，虛擬發(fā)電廠技術(shù)創(chuàng)造了更多的備用電力，是提高整體配電網(wǎng)穩(wěn)定可靠性的重要途徑?，F(xiàn)階段，虛擬發(fā)電廠技術(shù)主要應(yīng)用于新能源和可再生能源的發(fā)電，國家對其發(fā)布了相關(guān)補(bǔ)貼政策。虛擬發(fā)電廠技術(shù)的應(yīng)用需要具備足夠的信息網(wǎng)絡(luò)通信條件，并且具有大量的發(fā)電設(shè)施，對于其中的各項(xiàng)需求進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和優(yōu)化，與配電網(wǎng)進(jìn)行深入的配合，實(shí)現(xiàn)同步發(fā)電。

4．4 主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)

主動(dòng)配電網(wǎng)主要是指可以自主的進(jìn)行能源分布控制的配電網(wǎng)，其自身具有較強(qiáng)的靈活性，并且可以實(shí)現(xiàn)自主的潮流管理。在分布式電源的管理上，目前缺乏一個(gè)相對穩(wěn)定的統(tǒng)一支撐準(zhǔn)則，接入準(zhǔn)則也不夠一致。主動(dòng)配電網(wǎng)則針對這種情況進(jìn)行了改善和解決，通過對信息技術(shù)的應(yīng)用，采用主動(dòng)的管理模式（如圖3），自主的對能源裝置進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，通過有效地調(diào)度進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。主動(dòng)配電網(wǎng)具有多種能源管理功能，并且具有較強(qiáng)的能源接納能力，并對電網(wǎng)投資利用率有著較強(qiáng)的保障作用，可以有效地提高整體供電可靠性，提高電網(wǎng)在網(wǎng)設(shè)備的利用效率。主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)是分布式電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，也是經(jīng)歷了長時(shí)間發(fā)展的結(jié)果，是信息技術(shù)與分布發(fā)電技術(shù)的有機(jī)融合，是提高智能配電網(wǎng)自身價(jià)值的有效基礎(chǔ)和前提。

圖3 主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)分析圖

5 結(jié)束語

綜上所述，分布式發(fā)電具有獨(dú)特性，要想真正地實(shí)現(xiàn)合理接入配電網(wǎng)，就要對兩者的特點(diǎn)進(jìn)行綜合的分析，通過有效的協(xié)調(diào)，做好兩者的長期匹配。通過對于分布式發(fā)電技術(shù)的研究與應(yīng)用，推進(jìn)我國電網(wǎng)水平的綜合性提高，進(jìn)而對電網(wǎng)的規(guī)劃進(jìn)行不斷的優(yōu)化，更好地解決現(xiàn)階段的大規(guī)模分布式電壓接入到整體配電網(wǎng)所存在的既有問題?，F(xiàn)階段，我國電力市場還有待成熟和完善，分布式電源的發(fā)展需要政府進(jìn)行積極的協(xié)調(diào)與引導(dǎo)，有效地保證分布式發(fā)電和我國配電網(wǎng)的同步發(fā)展和融合。

［1］ 楊洪明，黃雨翔，劉保平，易德鑫，王 斌．考慮分布式電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)峰的配電網(wǎng)規(guī)劃［J］．電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，（01）：48－53．

［2］ 趙俊華，文福拴，薛禹勝，董朝陽，辛建波．計(jì)及電動(dòng)汽車和風(fēng)電出力不確定性的隨機(jī)經(jīng)濟(jì)調(diào)度［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，（20）：22－29．

［3］ 歐陽武，程浩忠，張秀彬，張節(jié)潭，辛潔晴，姚良忠．考慮分布式電源調(diào)峰的配電網(wǎng)規(guī)劃［J］．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，（22）：12－15．