分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響

歸敏琪+顧妍

摘 要：當(dāng)前階段，對于能源的保護和完善已經(jīng)成為非常重要的需要，以可再生能源為主進行分布式發(fā)電技術(shù)也在近些年得到人們的密切關(guān)注。分布式電源對于傳統(tǒng)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)果產(chǎn)生了巨大的沖擊，將原來的單電源輻射性網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變成為雙電源甚至多電源網(wǎng)絡(luò)，從而使原有系統(tǒng)得到很大程度的保護。基于此，文章對分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響進行深入分析，以期能夠更好地促進分布式電源的完善和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；電流保護；反時限；故障隔離

前言

當(dāng)前階段，人們對于能源的需求度越來越高，能源已經(jīng)成為人們生活、生產(chǎn)中必不可少的重要需求之一。隨著人們對于能源的開發(fā)越來越大，傳統(tǒng)化石燃料能源的可用量卻越來越少，全球資源已經(jīng)進入到一個極為嚴(yán)峻的發(fā)展?fàn)顟B(tài)之中。近些年，人們已經(jīng)將眼光從傳統(tǒng)的、重污染的能源開發(fā)中轉(zhuǎn)移到了清潔，并且具有極大儲存量的可再生能源中，通過對可再生能源的開發(fā)逐漸改變原有的能源結(jié)構(gòu)，力爭做到能源的可持續(xù)發(fā)展。分布式電源技術(shù)便是在對可再生能源進行利用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其可因地制宜地對可再生能源進行利用，而且還能夠有效解決電荒的發(fā)生和壓力。因此，探究分布式電源的接入對配電網(wǎng)的影響非常重要，其對于分布式電源的進一步應(yīng)用具有不可替代的重要作用。

1 分布式電源接入對配電網(wǎng)電壓變化的影響

配電網(wǎng)的基本單元是饋線，而我國饋線的等級基本為10kV，每條饋線上的線路呈現(xiàn)出樹狀分布。如圖1所示，簡單配電網(wǎng)放射式接線方式。

相關(guān)人員為了更好地研究分布式電源接入對配電網(wǎng)電壓的變化的影響，特意制作了三角形模型，有效防止了負荷分部模型所產(chǎn)生的不均勻狀況而帶來的誤差，能夠與實際情況更加接近，如圖2所示。

分布式電源在k點處接入時候，其容量為PDG+jQDG，此時的配電網(wǎng)只有DG在作用，那么d點前后電壓的損耗就可以分情況進行討論。

相關(guān)人員繼續(xù)對其進行研究之后發(fā)現(xiàn)，一定容量的DG接入到配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，對于饋電線上的電壓分布將會產(chǎn)生重要影響，其影響的程度與DG總?cè)萘俊⒔尤胛恢糜泻艽箨P(guān)系。DG的調(diào)節(jié)作用與其類型、容量也具有極為密切的關(guān)系，而相應(yīng)的調(diào)壓方案則還需要根據(jù)具體情況來應(yīng)對和實施。

2 分布式電源接入對配電網(wǎng)可靠性的影響

分布式電源在配電網(wǎng)中一般是作為備用電源使用的，其主要是在供電網(wǎng)供電能力不足的情況下使用的。分布式電源通過網(wǎng)絡(luò)向外輸電，這就可以消除大部分的負荷和堵塞，配電網(wǎng)的裕度自然可以獲得增加。而分布式電源與系統(tǒng)電源同時運行時，配電網(wǎng)因為受到分布式電源的影響，其在可靠性、穩(wěn)定性方面將會受到嚴(yán)峻考驗。這其中就涉及到了孤島運行的問題。分布式電源接入之后，因為與系統(tǒng)電源并網(wǎng)運行，這時候引入孤島運行可以促使兩者更好地配合。“孤島”主要是就系統(tǒng)中任一開關(guān)出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象之后，分布式電源與主配電網(wǎng)解列之后，依然可以對電網(wǎng)獨立供電，從而保證電網(wǎng)系統(tǒng)依然可以滿足客戶的需要，此時電網(wǎng)就形成孤島狀態(tài)。但是，此時同樣有一個問題產(chǎn)生，那就是分布式電源在單獨運行的情況下，因為其電壓和頻率無法得到有效控制，極容易造成無法滿足客戶需要的情況，符合所出現(xiàn)的供需不平衡就容易損害電能質(zhì)量，這時候就會出現(xiàn)電壓過低的情況，容易損壞用戶的用電設(shè)備，以及電網(wǎng)的配電設(shè)備。

3 分布式電源接入對電能質(zhì)量的影響

分布式電源對于電能質(zhì)量同樣會產(chǎn)生影響，并且，因為其通過逆變器網(wǎng)運行，會給主電網(wǎng)造成一系列的問題。首先，分布式電源的接入會致使電網(wǎng)產(chǎn)生大量諧波。分布式電源的接入改變了傳統(tǒng)的電源互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其改變了功率變換器技術(shù)，其將會對諧波的類型和大小產(chǎn)生影響。換流裝置，主要是逆變器的應(yīng)用，同樣會給電力系統(tǒng)帶來諧波，因此，在對其進行安裝過程中，需要對其進行預(yù)測，并對所產(chǎn)生的諧波影響進行觀察和預(yù)測，從而對高次諧波對電壓變形作用的影響是否標(biāo)準(zhǔn)予以判定。在此，我們還必須注意到，即使功率相同的分布式電源，在不同的位置安裝，其所得到的饋線沿線各節(jié)點的電壓依然不同，并且還會有較大的波動，分布式電源安裝的位置越靠近線路末端，其所產(chǎn)生的電壓畸變就會越嚴(yán)重；反之，分布式電源安裝的位置越靠近母線，其對于諧波分部的影響就會越小。

其次，分布式電源的接入對于電壓的跌落和閃變會產(chǎn)生影響。配電系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時候，分布式電源的接入將會對電壓的有所提高，對于故障相電壓的跌落能夠起到積極的抑制作用。但是如果為非故障相，分布式電源的接入，將會對不同節(jié)點的電壓幅值帶來不同程度的增加，并且，分布式電源的容量越大，非故障電壓超出額定電壓的情況就會越明顯。分布式電源可以帶來的電閃極大的可能性是由于電機啟動引起的，但是也不排除因為分布式電源輸出功率變動而導(dǎo)致的線路電壓變化所引起。因此，對于電閃所形成的原因主要可以分為以下幾種：發(fā)動機的啟動、制動、輸出功率的波動。但是，依照目前的技術(shù)來說，對原因進行分析，或者說找出具體的原因所在還有一定的困難。

4 分布式電源接入對繼電保護的影響

繼電保護主要是指線路發(fā)生故障時候，供電系統(tǒng)能夠切除障礙，避免損失的擴大，其保護整定與電網(wǎng)的連接結(jié)構(gòu)具有密切關(guān)系。分布式電源的接入對于原有的短路狀態(tài)產(chǎn)生了極大的改變，其對于配網(wǎng)三段保護的精確動作帶來不確定影響。分布式電源的接入使原有的保護裝置電流產(chǎn)生極大的變化，而其電流的變化也并不確定，這就使得原有的繼電保護靈敏度和范圍發(fā)生變化，各線路之間的配合變得更加復(fù)雜。繼電保護的方向也因為分布式電源的接入而變得更加不明確。傳統(tǒng)配網(wǎng)所采用的供電裝置為單端供電，沒有進行方向保護元件的設(shè)置，但是分布式電源接入之后，配電網(wǎng)中的一部分線路就轉(zhuǎn)換成為雙端電源供電，電源接點的上有線路一旦發(fā)生故障，分布式電源所提供的電流就會從負荷側(cè)流向系統(tǒng)側(cè)。沒有方向的保護，所產(chǎn)生的故障電流就會都涌向保護，此時一旦故障流大于保護的額定值，那么保護元件就回喪失判斷，就會產(chǎn)生動作，線路即跳閘、退出運行，繼電器就會失去選擇性。分布式電源的接入必須與保護元件的應(yīng)用相配合，從而達到供電保護的作用。分布式電源的接入對于繼電保護來說主要分為以下幾種影響：第一，導(dǎo)致線路保護靈敏度降低；第二，導(dǎo)致本段保護誤動，容易引發(fā)線路跳閘；第三，導(dǎo)致相鄰操作和后備保護的誤操作；第四，自動重合閘重合失敗。

5 分布式電源接入對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

盡管分布式電源是配電網(wǎng)發(fā)展的未來趨勢，但是因為其對電網(wǎng)多元素所產(chǎn)生的影響，導(dǎo)致其對于配電網(wǎng)的規(guī)劃也同樣會產(chǎn)生影響。因此分布式電源與配電網(wǎng)相連接之后，從供電的靈活性、可靠性等方面產(chǎn)生作用，就必然會對電網(wǎng)的整體運行產(chǎn)生影響，也會使配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，從而對配電網(wǎng)的規(guī)劃帶來新的問題。其所產(chǎn)生的影響主要包括以下幾個方面：第一，分布式電源的接入增加了電力系統(tǒng)負荷預(yù)測的難度，致使配網(wǎng)規(guī)劃人員無法準(zhǔn)確預(yù)測符合的增長。第二，分布式電源的接入使原有的配網(wǎng)線路布置更加困難，因為分布式電源的接入造成的不確定性更多，在進行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)選擇的時候，其困難性就更大。第三，分布式電源的接入還會增加電網(wǎng)運營公司的管理難度。獨立安裝分布式電源的小型用戶，更為理想的供電方式為兩路供電，而這與想保持系統(tǒng)接入前電能質(zhì)量和可靠性不變的電網(wǎng)公司的初衷不同，在系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的時候，電網(wǎng)公司就會增加相應(yīng)的設(shè)備來保持電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和安全性，其必然增加了公司的各項支出，增加了管理的內(nèi)容和難度。第四，分布式電源的接入對于原有供電設(shè)備的容量產(chǎn)生影響，其容易造成大量設(shè)備的閑置，使原有的投入無法收回。

6 結(jié)束語

分布式電源的未來發(fā)展前景非常廣闊，但是因為我國對于其研究還處于起步階段，因此很多問題還沒有很好的解決。但是，相信隨著人們研究的深入，分布式電源技術(shù)的滲透，配電網(wǎng)與其所進行的結(jié)合將會越來越明朗，電網(wǎng)也將會因為分布式電源的接入而越來越穩(wěn)定，越來越安全。

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作者簡介：歸敏琪（1989-），男，漢族，江蘇蘇州，國網(wǎng)江蘇省電力公司蘇州供電公司，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，目前主要從事電力調(diào)控運行相關(guān)工作。

顧妍（1990-），女，漢族，江蘇蘇州，國網(wǎng)江蘇省電力公司蘇州供電公司，助理工程師，工程碩士，目前主要從事電力調(diào)控運行相關(guān)工作。