淺析分布式電源對(duì)配電網(wǎng)的影響

齊延杰

摘 要：分布式電源快速發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)造成很大影響。為了分布式電源的接入可以使電網(wǎng)更加可靠，因此需要明確地認(rèn)識(shí)分布式電源對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的各種影響。文章主要介紹了分布式電源的概念，以及其對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行、電壓、網(wǎng)損和繼電保護(hù)裝置的影響。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；電能質(zhì)量；網(wǎng)損

引言

現(xiàn)今能源問題備受各個(gè)國家的關(guān)注，可持續(xù)發(fā)展深入人心，各個(gè)國家都在提倡積極發(fā)展新能源技術(shù)，以解決可能面臨的能源危機(jī)和環(huán)境問題。分布式電源也由于這個(gè)因素變成電力系統(tǒng)新的研究方向。電力行業(yè)的競爭越為激烈，集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)是現(xiàn)在電力系統(tǒng)的主要構(gòu)成方式。分布式電源與傳統(tǒng)供電方式相結(jié)合不僅可以減少投資，減少能耗，還能提升系統(tǒng)可靠性和安全性能，而且，分布式電源可以在電網(wǎng)崩潰或者發(fā)生較大故障時(shí)，繼續(xù)維持重要用戶的供電，如一級(jí)負(fù)荷。

1 分布式電源概述

分布式電源指的是可以在現(xiàn)有的配電網(wǎng)中經(jīng)濟(jì)安全地運(yùn)行，根據(jù)特殊終端的需要，所設(shè)計(jì)并安裝在特殊終端附近的小型發(fā)電機(jī)（組）。大部分分布式電源的容量較小，獨(dú)立于電力系統(tǒng)。分布式電源的燃料較常見的為天然氣等生物質(zhì)能和輕油等化石能源，輸送通道不經(jīng)過電網(wǎng)，通過管網(wǎng)或者電纜系統(tǒng)供給給特殊地域并且部分分布式電源可用冷電熱三種方式進(jìn)行商供。分布式電源提高了供電可靠性，而且是一種于環(huán)境有利的利用方式，能夠節(jié)約資源，是一種重要的發(fā)電方式。和電網(wǎng)比較，分布式電源有其特有的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以增加經(jīng)濟(jì)收益，減少土地利用，而且有利于環(huán)境保護(hù)，并且分布式電源可以用于備用或者獨(dú)立的供電方式。

現(xiàn)在大概有以下幾類分布式電源：火力發(fā)電機(jī)如微型燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電、部分電化學(xué)裝置如燃料電池。研究分布式電源如何并網(wǎng)是研究其對(duì)配電網(wǎng)影響的基礎(chǔ)。以上分布式電源當(dāng)中，熱力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電、電化學(xué)裝置及一些風(fēng)機(jī)是利用電力電子裝置進(jìn)行并網(wǎng)，而風(fēng)力發(fā)電是直接并網(wǎng)。

2 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響

2.1 對(duì)電能質(zhì)量的影響

對(duì)電能質(zhì)量的影響具有兩重性。其中的優(yōu)勢在于：分布式電源可以迅速地供電。分布式電源使用分散式供電，能夠有效提升供電可靠性；如果相聯(lián)的負(fù)載比較大的時(shí)候，分布式電源可以在較短時(shí)間內(nèi)通過自動(dòng)控制裝置進(jìn)行投切，進(jìn)而提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

其中的缺點(diǎn)在于：分布式電源的投切都可能引起輸出功率的波動(dòng)，其與配電網(wǎng)負(fù)荷運(yùn)行不一致，也可能導(dǎo)致電壓閃變；數(shù)量較多的電力電子裝置隨著分布式電源的并網(wǎng)，會(huì)引進(jìn)大量諧波，導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓電流發(fā)生畸變。

2.2 對(duì)電網(wǎng)未來營運(yùn)方式的影響

大量的分布式電源并網(wǎng)連接到系統(tǒng)之中，集中式發(fā)電相對(duì)減少，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大改變，電網(wǎng)的控制方式也需做出相應(yīng)調(diào)整，這種變化需要電網(wǎng)在各個(gè)方面進(jìn)行改變?？梢韵胂笠院髮⒂泻芏嗟碾娔軄碓从诘蛪号潆娋W(wǎng)，優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和控制方式極為重要，比如電網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠自適應(yīng)電網(wǎng)電流的正向和反向流動(dòng)。

數(shù)量較多的分布式電源接入到系統(tǒng)中，負(fù)荷側(cè)用戶能夠參與電能的運(yùn)營，傳統(tǒng)的運(yùn)營方式不再適用。所以不僅需要面對(duì)電力市場自由化的問題，還要面對(duì)可再生能源如光伏發(fā)電有國家相關(guān)政策的扶持導(dǎo)致配電網(wǎng)在保證供電可靠性上的壓力。最近部分專家學(xué)者提出微網(wǎng)等相關(guān)概念，可以結(jié)合光伏發(fā)電管理，將具有隨機(jī)有功出力的光伏電源、穩(wěn)定出力的電源以及儲(chǔ)能設(shè)備相結(jié)合，組合看成一個(gè)整體接入電網(wǎng)。

3 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響

傳統(tǒng)集中式供發(fā)電的配電網(wǎng)通常呈放射狀，電網(wǎng)在穩(wěn)態(tài)下，電壓在饋線潮流方向逐漸減小。分布式電源并網(wǎng)到系統(tǒng)后，輸電線輸送功率降低，提高了各節(jié)點(diǎn)的電壓，造成部分節(jié)點(diǎn)電壓出現(xiàn)偏移或者超標(biāo)，電壓偏移多少與分布式電源的接入位置和容量有關(guān)。一般情況，可以設(shè)置配電網(wǎng)當(dāng)中的有載調(diào)壓變壓器等調(diào)壓裝置，控制節(jié)點(diǎn)電壓在規(guī)定范圍當(dāng)中。設(shè)置合適的發(fā)電運(yùn)行方式對(duì)于配網(wǎng)的電壓調(diào)整具有重要的影響。天氣較好，具有充足陽光時(shí)，光伏發(fā)電出力比較多，如果輸電線輕載，節(jié)點(diǎn)電壓將會(huì)被顯著抬高；如果光伏電源位于配網(wǎng)饋電末端，接入點(diǎn)電壓有可能超過上限，此時(shí)需要設(shè)置合適的運(yùn)行方式，例如規(guī)定光伏電源參與調(diào)壓，提供無功出力；在晚上負(fù)荷較大的時(shí)候，光伏電源一般不發(fā)電，但是仍吸收線路中多余的無功，提升線路的電壓質(zhì)量。

下面以光伏電源為例，分析了其對(duì)電壓所產(chǎn)生的影響，還有可能引起電壓波動(dòng)和電壓閃變。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)之中，電壓質(zhì)量的改變多是因?yàn)橄到y(tǒng)P、Q的變化造成的。因?yàn)楣夥娫措S著太陽輻照度的變化而變化，可能引起局部配電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和電壓閃變，如果同時(shí)負(fù)荷也發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致更大的電壓波動(dòng)和電壓閃變，并且分布式電源很難和當(dāng)?shù)刎?fù)荷很難配合得很好很容易增大電壓波動(dòng)?，F(xiàn)在實(shí)際并網(wǎng)的光伏都沒有造成明顯的波動(dòng)和閃變，不過并網(wǎng)光伏電源所占比例增加的時(shí)候，需要合適的規(guī)劃光伏電源的位置和容量。

4 分布式電源對(duì)網(wǎng)損的影響

配電網(wǎng)絡(luò)的潮流方向，會(huì)跟隨負(fù)荷周邊分布式電源的并網(wǎng)而發(fā)生變化。根據(jù)負(fù)荷大小和分布式電源發(fā)電多少的關(guān)系，可能出現(xiàn)多種情況。

（1）電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的荷載超過對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的分布式電源輸出功率時(shí)，分布式電源可以減少配電網(wǎng)的消耗。（2）電網(wǎng)中至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的分布式電源輸出功率超過該節(jié)點(diǎn)荷載，不過電網(wǎng)其他節(jié)點(diǎn)的輸出功率低于電網(wǎng)的總荷載，分布式電源的并網(wǎng)可能導(dǎo)致配網(wǎng)的部分線路損耗增加，但是可以降低整個(gè)電網(wǎng)的損耗。（3）系統(tǒng)中至少有一個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出功率超過相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的荷載，且整個(gè)電網(wǎng)的輸出功率超過電網(wǎng)中的總荷載。如果分布式電源的總輸出功率低于總荷載的兩倍，則電網(wǎng)的損耗可能比沒有分布式電源還要多。

5 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

傳統(tǒng)配網(wǎng)的潮流方向都是單向的，而且故障多為瞬時(shí)性故障，因此傳統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)原則是“僅斷開故障支路，對(duì)瞬時(shí)故障進(jìn)行重合閘”，一般會(huì)在變電站安裝反向過流保護(hù)，主饋線安裝自動(dòng)重合閘。分布式電源并網(wǎng)接入配電網(wǎng)之后，形成多源系統(tǒng)，這樣就需要繼保裝置具有方向性，添加方向性元件，經(jīng)濟(jì)上又有較大的浪費(fèi)。需要研究現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)分布式電源容量的容納量，不會(huì)影響到保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)而且不會(huì)引起保護(hù)裝置的勿動(dòng)。

如果在傳統(tǒng)輻射式配電網(wǎng)中增加分布式電源，配電網(wǎng)的繼電保護(hù)會(huì)受到一定的影響，其中主要有以下幾個(gè)方面：

（1）分布式電源接入配電網(wǎng)，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)安裝產(chǎn)生重要影響，受影響的程度主要取決于分布式電源的類型、位置、容量的大小。（2）分布式電源容量的變大，導(dǎo)致線路的助增電流增加，繼電保護(hù)的范圍很可能增長到下一級(jí)線路，導(dǎo)致保護(hù)喪失選擇性。（3）分布式電源位于保護(hù)上端，對(duì)電流起到助增作用，增加保護(hù)范圍；分布式電源位于保護(hù)下端，對(duì)線路起到分流作用，減少保護(hù)范圍。（4）分布式電源接入以后，增加裝設(shè)方向元件來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的正確動(dòng)作。

6 結(jié)束語

分布式電源作為新興供電方式，發(fā)展速度會(huì)加快，對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行和控制都需要做出相應(yīng)的改變和優(yōu)化，其中，光伏電源是分布式電源中發(fā)展最快的一種供電方式。所以，需要深入探析分布式電源對(duì)于配電網(wǎng)的影響，探究新的技術(shù)，使分布式電源的并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)起到積極的作用。

參考文獻(xiàn)

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