分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響

章楠?jiǎng)P

摘要：分布式電源在配電網(wǎng)中具有十分廣泛的應(yīng)用，但是由于技術(shù)缺陷與搭配方面的問(wèn)題，其不可避免地會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的穩(wěn)定性影響。立足于技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)狀，文章首先介紹了分布式電源接入配電網(wǎng)的模式與選擇，其次對(duì)分布式電源接入對(duì)運(yùn)行穩(wěn)態(tài)影響情況進(jìn)行了闡述，并在最后分析了分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)可靠性的影響，以期能夠提升配合穩(wěn)定性，為配電網(wǎng)的規(guī)劃提供思路和借鑒。

Abstract： Distributed power supply has a very wide range of applications in the distribution network， but due to technical defects and collocation problems， it will inevitably have a certain stability impact on the power grid. Based on the status quo of technology realization， the article firstly introduces the mode and choice of distributed power access to distribution network， and then describes the impact of distributed power access on the steady state of operation， and finally analyzes the impact of distributed power access on the reliability of the power grid， in order to improve the coordination stability and provide ideas and reference for the planning of the distribution network.

關(guān)鍵詞：分布式電源;配電網(wǎng);影響

Key words： distributed power supply;distribution network;impact

中圖分類(lèi)號(hào)：TM711? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2018）36-0223-02

0? 引言

能源結(jié)構(gòu)不合理的問(wèn)題一直限制著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展，目前更是導(dǎo)致了復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題。隨著相關(guān)政策的不斷推進(jìn)，目前電力政策中分布式電源在電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用也變得逐漸廣泛起來(lái)。作為一種獨(dú)特的發(fā)電模式，分布式電源具有電力系統(tǒng)的容量分布廣泛并根據(jù)電壓等級(jí)劃分的特征。與傳統(tǒng)的集中式發(fā)電相比，分布式電源接入過(guò)程中能夠更接近用戶(hù)群體，降低線路損耗并具有較強(qiáng)的可靠性。為了進(jìn)一步提升能源利用效率，現(xiàn)就分布式電源接入配電網(wǎng)的模式簡(jiǎn)要介紹如下。

1? 分布式電源接入配電網(wǎng)模式概述

根據(jù)實(shí)踐研究結(jié)果來(lái)看，分布式電源的接入模式對(duì)于配電網(wǎng)的穩(wěn)定性具有較大的影響。在不同類(lèi)型的接入模式當(dāng)中，主導(dǎo)影響穩(wěn)定性的因素也存在較大的差別。所以在進(jìn)行分布式電源接入配電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性分析之前，必須明確不同類(lèi)型分布式電源接入配電網(wǎng)的模式的情況，以此來(lái)提升配電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。結(jié)合目前國(guó)內(nèi)分布式電源接入配電網(wǎng)的情況，現(xiàn)就相關(guān)模式情況分析如下。

1.1 低壓分散接入

低壓分散接入模式是一種較為常見(jiàn)的分布式電源接入配電網(wǎng)的模式，這種模式是基于用戶(hù)的模式，特點(diǎn)是選擇一些小容量的分布式電源接入，大多數(shù)情況下會(huì)選擇中壓配電變壓器的低壓側(cè)來(lái)進(jìn)行接入。

1.2 中壓分散接入

中壓分散接入模式與低壓分散接入類(lèi)似，但是會(huì)選擇容量中等的接入模式來(lái)進(jìn)行線路的接入，支線的穩(wěn)定性相對(duì)較強(qiáng)。與低壓分散模式相比，中壓模式的容量更大，整體成本也相對(duì)較高。

1.3 專(zhuān)線接入

專(zhuān)線接入是指在分布式電源的容量較大時(shí)，為了降低電能質(zhì)量的影響，就會(huì)選擇一種專(zhuān)線接入的形式來(lái)確保穩(wěn)定性。在專(zhuān)線接入過(guò)程中會(huì)選擇變電站的中低壓的母線來(lái)進(jìn)行接入。盡管容量所限，但是該模式接入的電壓等級(jí)也相對(duì)穩(wěn)定，屬于中壓的范疇。在選擇不同類(lèi)型的方式接入配電網(wǎng)時(shí)，都必須滿(mǎn)足基本的不能夠向上一電壓等級(jí)送電的基本原則，否則就會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性下降的情況。在低壓接入過(guò)程中，最大的問(wèn)題就是限制配變的負(fù)荷，通過(guò)配變管理來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷方面波動(dòng)性與不確定性的管理，這對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要的作用。為了更好的介紹分布式電源接入對(duì)于電網(wǎng)的穩(wěn)定性的影響因素，必須重視專(zhuān)線接入這種獨(dú)特的模式類(lèi)型，加強(qiáng)容量限制管理，從而有效提升分布式電源的供電穩(wěn)定性。

2? 分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的影響

2.1 典型配電網(wǎng)模型

為了更好的反應(yīng)分布式電源接入電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的效果，就必須結(jié)合配電網(wǎng)的運(yùn)行情況與實(shí)際特點(diǎn)建立相應(yīng)的典型模型，并在典型模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行配電網(wǎng)的模型結(jié)構(gòu)化分析。比如在某線路當(dāng)中，電壓的等級(jí)設(shè)計(jì)為10kV，此時(shí)具有14個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，在線路參數(shù)選擇為YJV22X300電纜時(shí)，總長(zhǎng)度控制為3km，此時(shí)不同線路的長(zhǎng)度相等。那么根據(jù)典型配電網(wǎng)的模型對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，就可以得到50%負(fù)載率條件下的功率為3.85kW，而不同節(jié)點(diǎn)均分總負(fù)荷，詳情如圖1所示。

2.2 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響

分布式電源的接入對(duì)于電網(wǎng)的潮流計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大的影響。以分布式電源的控制與運(yùn)行條件為目標(biāo)，將分布式電源認(rèn)定為不同類(lèi)型的階段。這樣一來(lái)，在波動(dòng)性不太大且環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的情況下，分布式電源通過(guò)同步電機(jī)接入到電網(wǎng)當(dāng)中，通過(guò)功率因數(shù)控制的方法來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)控制。在維持節(jié)點(diǎn)電壓幅值的同時(shí)，做好同步電機(jī)的接入工作。在勵(lì)磁控制方式與電壓控制方面需要將其作為切入點(diǎn)，并將系統(tǒng)作為PI節(jié)點(diǎn)。這樣一來(lái)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性較強(qiáng)，可以作為整個(gè)節(jié)點(diǎn)的分支。

2.3 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)短路電流的影響

在分布式電源接入到配電網(wǎng)當(dāng)中后，根據(jù)并網(wǎng)接口的差異將分布式電源劃分為旋轉(zhuǎn)以及逆變兩種類(lèi)型。其中，根據(jù)實(shí)際需求可以將其轉(zhuǎn)化為同步電機(jī)以及異步電機(jī)兩種并網(wǎng)類(lèi)型。如果以同步電機(jī)為例，那么并網(wǎng)接口的短路電流注入能力較大。在進(jìn)行綜合考慮后，我們?yōu)榱颂嵘L(fēng)險(xiǎn)控制水平，需要將最嚴(yán)重的情形考慮進(jìn)去，此時(shí)需要采用同步電機(jī)接入的方式進(jìn)行處理。在分布式電源同步電機(jī)的接口處理方面，需要以分布式電源可提供的短路電流作為參考點(diǎn)。在本次研究中通過(guò)專(zhuān)線接入的方式計(jì)算得到接入情況下不同容量分布式電源能夠提供的最大的短路電流。結(jié)合配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)的基本要求來(lái)看，當(dāng)中壓的短路電流進(jìn)行設(shè)置時(shí)需要低于16kA，一些有特殊需求的地區(qū)可以延伸到20kA。中壓分散條件下，短路電流站到的比例控制在3%左右，如果是在專(zhuān)線接入的條件下，分布式電源的計(jì)入需要將短路電流控制在3kA左右，否則就會(huì)影響到系統(tǒng)的安全性。如果采用中壓分散接入的模式，那么就需要結(jié)合實(shí)際的短路電流的限制條件來(lái)進(jìn)行管理，包括接入時(shí)的故障限流器以及短路電流的限流管理情況等內(nèi)容。

2.4 接入容量與模式建議

結(jié)合上述內(nèi)容我們不難發(fā)現(xiàn)，在不同的模式下影響到分布式電源接入網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的因素也不盡相同，在電壓與短路的影響條件方面，主要因素依然是逆功率的限制，其他影響因素十分有限。結(jié)合上述研究成果，現(xiàn)就接入容量與模式選擇建議如下：首先，在低壓接入模式當(dāng)中，盡可能選擇容量較小的壓配電變壓器，保持變壓器的負(fù)荷控制在40%左右，此時(shí)的配電變壓器的容量調(diào)整為400kVA，并且負(fù)載率為50%左右。這樣的條件下低壓接入模式的容量也相對(duì)較小;其次，采用中壓分散接入模式的分布式電源需要結(jié)合接入的饋線負(fù)荷情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般選擇40%作為設(shè)計(jì)依據(jù)。采用單環(huán)網(wǎng)接線的設(shè)計(jì)可以有效解決該問(wèn)題，但是需要注意該接入模式中容量應(yīng)該盡可能小于1.5MVA;最后，如果采用專(zhuān)線接入的模式，那么容量方面應(yīng)該選擇主變壓器最大負(fù)荷的25%，這樣才能夠確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性與安全性?？紤]到容載比方面的問(wèn)題，當(dāng)數(shù)值為2.0時(shí)，容量應(yīng)該控制在20MVA以及31.5左右，此時(shí)能夠介入的容量分別是2.5以及3.9MVA。根據(jù)上述判斷，專(zhuān)線接入更高等級(jí)變電站時(shí)，需要適當(dāng)壓低側(cè)母線的影響。

3? 分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)可靠性影響分析

當(dāng)接入的部分發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，分布式電源就可以通過(guò)單獨(dú)供電的方式來(lái)為停電的用戶(hù)供電，對(duì)于一些非常重要的企業(yè)以及單位具有一定的作用。除此之外，一些分布式電源在并網(wǎng)過(guò)程中可能需要一些可靠性評(píng)估，這個(gè)時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些其它的影響因素，比如說(shuō)孤島效應(yīng)的出現(xiàn)以及輸出功率不穩(wěn)定的問(wèn)題。在眾多問(wèn)題當(dāng)中，供電可靠性的影響主要來(lái)源于分布式電源孤島運(yùn)行問(wèn)題，其主要是連接主電網(wǎng)的分布式電源出現(xiàn)了跳閘的情況，進(jìn)而出現(xiàn)部分負(fù)荷獨(dú)立供電變化，影響檢修人員安全性的問(wèn)題，這顯然不符合設(shè)計(jì)的預(yù)期，會(huì)增加管理的風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，為了確保供電的可靠性，就必須加強(qiáng)安全管理環(huán)節(jié)的具體工作，針對(duì)分布式電源的管理要求來(lái)開(kāi)展針對(duì)性的管理工作。一般來(lái)說(shuō)，分布式電源容易受到環(huán)境、氣候以及其他多種因素的影響，特別是太陽(yáng)能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電都會(huì)受到較大的影響，所以出力并不穩(wěn)定。這兩種因素都在一定程度上影響最終供電的穩(wěn)定性與安全性。

4? 總結(jié)

綜上所述，分布式電源在接入電網(wǎng)方面具有廣泛的應(yīng)用前景，由于解決了集中供電距離長(zhǎng)、安全性穩(wěn)定性差的問(wèn)題，提升了能源的綜合利用效率，所以也被許多區(qū)域作為未來(lái)電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的主要方向。目前國(guó)內(nèi)常用的分布式電源的接入主要包括低壓分散、中壓分散以及專(zhuān)線接入三種模式，在逆功率限制的控制幫助下可以顯著提升供電的穩(wěn)定性與可靠性。本文重點(diǎn)闡述了分布式電源接入后對(duì)配電網(wǎng)電壓與短路安全性的影響問(wèn)題，并介紹了主要的影響因素，闡述了電能質(zhì)量與保護(hù)途徑，希望可以為配電網(wǎng)的管理工作提供一定的技術(shù)支持與幫助。

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