關(guān)于分布式能源電力并網(wǎng)問題的探討

劉雪梅

摘 要：隨著環(huán)境、能源、人口、交通、資源等社會壓力增大，在科學(xué)技術(shù)的促進(jìn)下，分布式電源也迅速地發(fā)展，受到社會廣泛的關(guān)注。本文對分布式電源概念、特點(diǎn)以及分類首先進(jìn)行了簡要介紹。隨后從電壓穩(wěn)定、電能質(zhì)量以及孤島效應(yīng)等多方面分析了分布式電源產(chǎn)生的影響。最后認(rèn)為解決并網(wǎng)影響的過程中，分布式電源會成為將來的一個重要的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：分布式電源 并網(wǎng) 發(fā)展

1、分布式電源

該技術(shù)的優(yōu)勢在于能夠充分的開發(fā)和利用各種分散的能源，包括便于獲取的可再生能源和化石類燃料，并能夠提升能源利用效率。一般情況下通常將分布式電源在中低壓配電系統(tǒng)中接入，使包含風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電與先進(jìn)電池儲能系統(tǒng)以及其它環(huán)境友好型的分布式電源無縫、安全地接入電力系統(tǒng)?，F(xiàn)階段配電系統(tǒng)不再是傳統(tǒng)型的而將會演變成為隨機(jī)變動、收集分散的電力并且分配、傳送到其他功率交換系統(tǒng)

1.1、分布式電源特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

（1）可以向用戶直接供電，電流通常不穿越上一級的變壓器，這就是分布式電源最本質(zhì)的特征，適應(yīng)能源資源就近利用，從而實(shí)現(xiàn)電能的就地消納。

（2）供電的可靠性比較高，各個分布式電站都是相互獨(dú)立的，能夠自行控制，能夠在大停電的時候維持全部或部分。要向地區(qū)或者用戶供電，大規(guī)模地減少停電事故。

（3）發(fā)電的類型主要時可再生能源進(jìn)行發(fā)電，有效的減少環(huán)境污染。

（4）優(yōu)點(diǎn)：一般分布于用戶附近。能夠獨(dú)自為用戶進(jìn)行供電，這對于西藏、新疆等電網(wǎng)很難到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)來說是較好的供電方式；具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。對于國家來說建設(shè)大型的發(fā)電廠投資巨大，而且建設(shè)的時間長。但是對于分布式發(fā)電來說一般只需要幾個月的時間并且投資也少；電能質(zhì)量較好，供電的性能較好；污染小且更環(huán)保。分布式電源發(fā)電所使用的能源為水能、風(fēng)能、沼氣、天然氣以及太陽能等清潔能源，所以相對于傳統(tǒng)的火力發(fā)電造成的污染少得多。

1.2、分布式電源在國內(nèi)的深入研究

從國內(nèi)電網(wǎng)典型的設(shè)計出發(fā)，不去考慮公用和專用問題，從多個角度對電網(wǎng)線路改造進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計，比如接入專用變電站或者是接入專用線路，將其當(dāng)成公共資源，方便設(shè)計出最優(yōu)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和模式。在現(xiàn)階段，面對社會和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，專用變電站、專用線路的資源也越來越稀缺，線路走廊問題和變電站的間隔也日益突出，所以在當(dāng)前的設(shè)計中能夠考慮將專用變電站以及專網(wǎng)線路納入到電路主網(wǎng)中，把有限電網(wǎng)資源加以利用和擴(kuò)大化。從而形成有效的單環(huán)網(wǎng)、雙聯(lián)絡(luò)、πT接線、雙環(huán)網(wǎng)等模式，不但能夠提升變電站和電能資源利用效率，同時能夠提高用戶電能質(zhì)量或者是專用變電站的供電能力。作為電力需求大國，我國在發(fā)電技術(shù)上的發(fā)展逐步朝著前列邁進(jìn)，其入網(wǎng)設(shè)計涵蓋現(xiàn)階段各電壓等級。依托中國豐富的太陽能和風(fēng)能，我國分布式電源發(fā)電技術(shù)相對來說發(fā)展很快?！笆濉币?guī)劃也明確提出，要促進(jìn)分布式電源技術(shù)的推廣和應(yīng)用?！斗植际桨l(fā)電管理辦法》的頒布明確指出通過多余電網(wǎng)向電網(wǎng)出售、資金補(bǔ)貼、賦予投資方設(shè)施產(chǎn)權(quán)等優(yōu)惠，大力促進(jìn)分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展。

2、分布式電源的影響

2.1、電能質(zhì)量

因?yàn)樘柲?、風(fēng)能的間歇性和波動性比較大從而導(dǎo)致系統(tǒng)功率和電壓波動，造成光伏電站中的逆變器以及風(fēng)電機(jī)組的電力電子設(shè)備產(chǎn)生大量的諧波，這就嚴(yán)重的影響分布式電源需要接入系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

2.2、穩(wěn)定性問題

光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的功率輸出波動比較大，其不確定性的程度高，很難調(diào)節(jié)。這樣的話，就要求發(fā)電設(shè)備的容量大。而光照和風(fēng)速隨機(jī)性和波動性引起光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電多變，從而其接入系統(tǒng)電壓很難預(yù)測。

2.3繼電保護(hù)

我國中低壓配電網(wǎng)大多是單側(cè)電源、輻射型的供電網(wǎng)絡(luò)。大量繼電保護(hù)裝置已存在于系統(tǒng)中，接入分布式電源，改變了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，影響系統(tǒng)短路電流，縮短其保護(hù)范圍，包括保護(hù)動作的準(zhǔn)確度和靈敏度都可能會受到影響，可能會造成保護(hù)的拒動、誤動，重合閘失敗等問題。

2.4孤單運(yùn)行的問題

孤島效應(yīng)，當(dāng)電網(wǎng)因停電維修或者是故障事故而跳脫時，各用戶端分布式電源沒能及時檢測出停電的狀態(tài)，將自身切離于電網(wǎng)，從而形成由周圍的負(fù)載和分布式電源形成的電網(wǎng)，且不能夠掌握的自給供電孤島。

出現(xiàn)孤島運(yùn)行問題首先要解決如何形成科學(xué)合理的優(yōu)化孤島――最優(yōu)孤島劃分。最優(yōu)電力孤島應(yīng)該滿足電壓和功率平衡、設(shè)備載流量的電氣約束；同時還應(yīng)該確保重要負(fù)荷能夠優(yōu)先得到供電恢復(fù)，并且保證恢復(fù)供電負(fù)荷總量多；除此之外，還需要考慮孤島網(wǎng)絡(luò)損耗少。

3、分布式能源發(fā)電的并網(wǎng)問題

分布式電源發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)會對原來的配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)潮流和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并且可能是網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行、控制與繼電保護(hù)操作更加復(fù)雜。所以說這是分布式電源發(fā)電系統(tǒng)目前所面臨的主要困難。

（1）近些年電力電子器件快速發(fā)展，分布式電源接入電網(wǎng)的主要手段就是采用逆變器接入，與傳統(tǒng)的通過異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的技術(shù)相比，使用逆變器接入的方式的影響要大的多。

（2）分布式電源在接入電網(wǎng)之后，可能會改變原有系統(tǒng)潮流的方向，使某些用戶的電壓升高，同時也可能會對電壓降落補(bǔ)償裝置測量產(chǎn)生影響，使補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償電壓沒有達(dá)到目標(biāo)電壓的要求，使得電壓更低。

（3）將分布式發(fā)電系統(tǒng)通過電子設(shè)備接入會產(chǎn)生大量諧波，影響電能的質(zhì)量，所以在安裝該裝置之前需估算產(chǎn)生諧波的多少，方便安裝諧波過濾裝置，從而確保電能的質(zhì)量。

（4）分布式能源發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后對原來的繼電保護(hù)設(shè)備也會產(chǎn)生影響，但是整體上來說影響不大。

4、采取措施

（1）采取儲能技術(shù)能夠彌補(bǔ)新興能源發(fā)電的波動性、隨機(jī)性，并且實(shí)現(xiàn)新能源進(jìn)行發(fā)電時能夠平滑輸出，從而提升電能質(zhì)量以及降低對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響，使太陽能和大規(guī)模的風(fēng)電能可以更可靠更安全地并入常規(guī)的電網(wǎng)。

（2）串聯(lián)電抗器。相對于電力電子分布式電源，在接入電網(wǎng)系統(tǒng)之后，可以通過加入隔離變壓器和串聯(lián)電抗器的方式從而減少對電網(wǎng)的不利影響。機(jī)電型的分布式電源通過串聯(lián)電抗器的方法減少影響。電抗器高阻抗值能夠有效限制短路電流，確保配電系統(tǒng)保護(hù)裝置能夠可靠地有效地發(fā)揮作用。

5、結(jié)束語

從總體的情況來看，分布式能源發(fā)電技術(shù)是新一代的發(fā)電技術(shù)，其發(fā)展空間很大，所以完善配電系統(tǒng)的設(shè)計，合理地做出控制措施和規(guī)劃營運(yùn)適應(yīng)分布式電源發(fā)電的發(fā)展是目前主要的任務(wù)。分布式電源所用能源為清潔能源，具有的環(huán)保、節(jié)能、投資少、效益高、占地小等特點(diǎn)，使其和傳統(tǒng)的集中式發(fā)電系統(tǒng)相比來說占據(jù)巨大的優(yōu)勢，。雖然現(xiàn)階段我國大多數(shù)地區(qū)還是以集中式供電為主，但是隨著環(huán)境壓力增加和能源的短缺，這種可持續(xù)發(fā)展的發(fā)電方式肯定會在未來的電網(wǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。分布式能源發(fā)電是未來電網(wǎng)的一個發(fā)展方向，是一項長期的、系統(tǒng)性的工程。

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