分布式電源對配電網(wǎng)的影響探究

任健銘+王星星

【摘要】：針對分布式電源大規(guī)模接入到配電網(wǎng)中對配電網(wǎng)造成廣泛的影響及傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足等問題，構(gòu)建了綜合性、開放性的主動配電網(wǎng)實驗平臺，主要包括交流微網(wǎng)系統(tǒng)、直流微網(wǎng)動模系統(tǒng)、配網(wǎng)動模系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)。介紹了實驗平臺建設(shè)的背景、構(gòu)建方案及實驗平臺用途。該平臺為研究分布式電源接入配電網(wǎng)產(chǎn)生的穩(wěn)定性及能源優(yōu)化系列問題提供了實驗研究支撐，改善了實驗條件，促進(jìn)了實驗教學(xué)的改革，可滿足本科生和研究生實驗探究、課題研究及課程設(shè)計等多層次的需求。

【關(guān)鍵詞】：分布式電源；配電網(wǎng)；可靠性評估；解決措施；電力系統(tǒng)

引言

分布式發(fā)電技術(shù)具有改善電能質(zhì)量、降低終端用戶費用、系統(tǒng)供電可靠性高以及線路損耗低等方面的特點。分布式電源主要包括太陽能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電以及燃料電池、微型燃?xì)廨啓C(jī)等非可再生能源發(fā)電兩種，在分布式電源與配電網(wǎng)大量連接后，電網(wǎng)節(jié)點電壓以及去路潮流會發(fā)生比較大的變化，若分布式電源容量與位置不相匹配，很有可能會造成系統(tǒng)網(wǎng)損方面的問題。因此，有關(guān)單位需要綜合運用各種手段對分布式電源的合理配置進(jìn)行專門的研究與優(yōu)化。

1、含DG配電網(wǎng)特性分析

根據(jù)線路始端故障電流會隨著故障點位置不同而發(fā)生改變的原理，本文提出一種利用本地信息量的保護(hù)方案，僅在饋線始端裝設(shè)一套電流保護(hù)，線路中發(fā)生故障均由始端保護(hù)判斷故障區(qū)域，并將決策信息發(fā)送給下游各段保護(hù)裝置，即饋線的所有保護(hù)裝置均由始端保護(hù)控制。

2、分布式電源對配電網(wǎng)造成的影響分析

2.1對電能質(zhì)量的影響

電能質(zhì)量的基本指標(biāo)是電壓應(yīng)該保持在允許變化的范圍內(nèi)，但是分布式電源的介入，使得配電網(wǎng)的電壓分布產(chǎn)生相應(yīng)的變化。為了方便就近用電，分布式電源一般被安裝在用戶周邊，這樣容易造成配電網(wǎng)的投入和切除時發(fā)生電壓波動。分布式電源并網(wǎng)引起的電壓波動的主要原因在于分布式電源輸出功率的波動，輸出功率的波動還可能引起頻率的波動。配電網(wǎng)的系統(tǒng)多采用輻射式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通常情況下，電壓隨著電線逐漸走向降低。分布式電源的接入會造成配電網(wǎng)潮流的大小和方向發(fā)生巨大波動從而影響配電網(wǎng)，配電網(wǎng)發(fā)生潮流雙向流動的可能性會增大。這是由于分布式電源會產(chǎn)生大量的諧波，在接入配電源時相當(dāng)于混入一個個的諧波源，同時分布式電源在并入配電網(wǎng)的過程中由于變流器等電力設(shè)備的使用也會產(chǎn)生諧波。分布式發(fā)電中的諧波與間諧波主要來源于變流器。

2.2影響配電網(wǎng)的故障檢修

在配電網(wǎng)建設(shè)中接入分布式光伏，當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障需要維修時，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)很可能會與其周邊的負(fù)載結(jié)合，孤島供電系統(tǒng)就會因此而形成。如果這種孤島供電系統(tǒng)出現(xiàn)非正常情況，會嚴(yán)重威脅電力維修人員的安全，用戶所需的電能質(zhì)量也無法得到保證。

2.3對配電網(wǎng)系統(tǒng)運行可靠性的影響

通常來說，分布式電源在配電網(wǎng)中對系統(tǒng)的安全和可靠性影響要從兩個方面討論：一方面是分布式電源能夠為配電網(wǎng)消除一部分的過載，從而提高電網(wǎng)的傳輸容量，以便于合理規(guī)劃提高和改善系統(tǒng)電壓的水平；另一方面是電網(wǎng)故障導(dǎo)致配電網(wǎng)不能聯(lián)網(wǎng)運行的情況下，分布式電源的低電壓穿越能力能夠預(yù)防電壓驟降，從而提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，對系統(tǒng)電壓進(jìn)行合理的調(diào)整。分布式電源與繼電保護(hù)設(shè)備之間的配合在一定程度上極大地影響著系統(tǒng)的可靠性和安全性，如果兩者之間配合不好，容易導(dǎo)致繼電裝置發(fā)生重合閘等故障使得用戶停電，這樣無疑降低了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

3、分布式電源對配電網(wǎng)影響的應(yīng)對措施

3.1最優(yōu)保存策略

采用了“輪盤賭”的基本思想，通過適應(yīng)度函數(shù)值選擇優(yōu)質(zhì)個體而拋棄劣質(zhì)個體，同時采用了最優(yōu)保存的策略，將種群中適應(yīng)度最高的個體直接復(fù)制到下一代中，不進(jìn)行交叉和變異操作。最優(yōu)保存策略使群體在解空間上有較好的分散性，避免了傳統(tǒng)輪盤賭選擇法存在的超強(qiáng)個體和封閉競爭，保證了下一代個體有較好的適應(yīng)度，并使每代最優(yōu)解不被交叉和變異操作破壞，確保算法收斂的可靠性。

3.2用遺傳算法求解

遺傳算法能夠?qū)ι锝缱匀贿z傳機(jī)制和自然選擇機(jī)制進(jìn)行分析，在可靠性評估以及規(guī)劃等齋的工作中得到了廣泛的應(yīng)用。在對分布電源安裝方法進(jìn)行分析與設(shè)計的過程中，可以融入遺傳算法的有關(guān)理論。設(shè)計人員可以基于標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法，采用保留策略，于本代中直接使用上一代中的部分優(yōu)秀個體，結(jié)合選擇操作法，結(jié)以往所采用的變異算子與處適應(yīng)性交叉進(jìn)行改進(jìn)。通過智能重量分析儀來優(yōu)化分布式電源在配電網(wǎng)中的分布，首先需要輸入各項原始數(shù)據(jù)，對電源空間與安裝位置進(jìn)行編碼；其次，完成初始化種群操作，計算隨機(jī)潮流，舍去無法滿足約束條件的計算結(jié)果，得出pop_size個初代種群；第三，對個體的適應(yīng)度進(jìn)行計算，保留初代種群，不經(jīng)過變異算子與交叉處理，將初代若干優(yōu)秀個體直接復(fù)制到下一代；第四，通過輪盤賭選擇算子完成選擇處理，完成多變異位自適應(yīng)變異與處適應(yīng)交叉操作，得到隨機(jī)潮流，舍去無法滿足約束條件的計算結(jié)果，產(chǎn)生新一代種群，對個體適應(yīng)度進(jìn)行重新計算，對種群進(jìn)行更新；最后，對第三、第四步驟進(jìn)行重復(fù)操作，起至最大迭代次數(shù)。

3.3合理的分布式電源接入方案

在對負(fù)荷供電時，能夠持續(xù)向小部分的負(fù)荷進(jìn)行供電工作，從而提高供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，并且合理的設(shè)計方案和布局能夠?qū)⒎植际诫娫唇尤肱潆娋W(wǎng)并盡可能地降低對原系統(tǒng)的沖擊。

結(jié)語

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)與配電網(wǎng)交互影響仿真探究結(jié)果顯示，理想電網(wǎng)條件的諧波仿真結(jié)果中。含分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)中，單獨接入的諧波電流的矢量和多點接入的各節(jié)點諧波電流基本一致。光伏接入配電網(wǎng)的位置不同時，接入點的諧波電流近似相等，接入點的諧波電壓差異較大，諧波電壓隨著等效阻抗增大而增大。絕大部分諧波電流通過配電網(wǎng)主干線流入公共電網(wǎng)。非理想電網(wǎng)條件的諧波仿真中，電網(wǎng)背景諧波次數(shù)越多，光伏輸出增大的諧波次數(shù)越多。零序諧波為中心，負(fù)序諧波與正序諧波存在相互影響。非理想電網(wǎng)條件的諧波對光伏逆變器控制性具有更嚴(yán)格的要求。

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