分布式電源并網(wǎng)對于配電網(wǎng)的影響研究

李阿祥

（青海省綠色發(fā)電集團(tuán)股份有限公司， 青海 西寧 810000）

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平的提高，能源需求變得越來越重要。而傳統(tǒng)的煤炭、石油等資源在發(fā)電中除了造成環(huán)境污染之外，還具有不可再生性的致命缺陷，因此開發(fā)可再生能源已經(jīng)成為一個世界性的話題。隨著各種新能源在電力行業(yè)中的開發(fā)，風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電以及太陽能發(fā)電等在電網(wǎng)中的應(yīng)用也變得越來越頻繁。為了充分利用可再生電源，分布式電源技術(shù)變得越來越重要，通過該項技術(shù)和配電網(wǎng)的有效結(jié)合能夠大大提高可再生能源的運(yùn)用效率，因此對分布式電源接入配電網(wǎng)帶來的影響展開研究對推進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 分布式電源概述

分布式電源又被稱為分布式發(fā)電技術(shù)，指的是一些分布在配電網(wǎng)或用戶周圍的小容量發(fā)電系統(tǒng)。在電力市場競爭日漸激烈及節(jié)能環(huán)保要求日漸提高的形勢下，分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用日漸凸顯出重要性，且分布電源在電力系統(tǒng)供電中所占的比例也越來越大。分布式發(fā)電技術(shù)通常被運(yùn)用于特定場所，它的能源形式包括風(fēng)能、微型燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、太陽能等多種新型能源，該技術(shù)的推廣對提高電力企業(yè)發(fā)電的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。在分布式電源應(yīng)用狀況下，配電網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)是電源與用戶相連接的網(wǎng)絡(luò)，而并非傳統(tǒng)電網(wǎng)中的輻射狀網(wǎng)絡(luò)，這種變化對配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和結(jié)構(gòu)帶來了一定的影響。因此，對分布式電源并網(wǎng)對配電網(wǎng)的保護(hù)造成的影響展開分析討論具有重要意義。

2 分布式電源接入對配電網(wǎng)可靠性的影響

在供電網(wǎng)供電能力不足的時候，我們通過接入分布式電源作為備用電源，這會對電網(wǎng)可靠性造成一定影響，集中體現(xiàn)如下[1]：

1）在接入分布式電源的時候，做好電源與繼電器的保護(hù)非常重要，一旦引起誤動作，會降低電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性，原來電網(wǎng)中的經(jīng)典放射狀配電網(wǎng)會因為誤動作而產(chǎn)生改變，同時還造成短路的持續(xù)時間和短路電流的改變，對之前按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計的繼電保護(hù)裝置造成影響，導(dǎo)致因為繼電保護(hù)裝置動作的誤差發(fā)生誤操作。

2）在分布式電源接入配電網(wǎng)時，需要通過保障分布式電源的電壓穿越能力來保證配電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。一旦配電網(wǎng)的低電壓穿越性能產(chǎn)生系統(tǒng)性問題，造成分布式電源被智能電網(wǎng)切斷，那么在系統(tǒng)恢復(fù)運(yùn)行時，電壓不但無法得到分布式電源的支撐甚至還會出現(xiàn)下降。一旦電網(wǎng)的智能性出現(xiàn)故障，分布式電源沒有及時被切斷就會激發(fā)保護(hù)設(shè)備的誤動作乃至損毀，從而造成停電時間增長對客戶帶來損失。

3）分布式電源的安裝地點(diǎn)、連接方式以及分布式電源的容量會對配電網(wǎng)的安全可靠性造成一定的影響。只有選配合適容量的分布式電源進(jìn)行合理的安裝，才能保障配電網(wǎng)的安全可靠性。

3 分布式電源并網(wǎng)對繼電保護(hù)的影響

短路故障與斷路故障是電路故障的兩大形式，電路中電流過大，會發(fā)生短路故障造成設(shè)備燒毀或引起火災(zāi)，繼電保護(hù)裝置則是防止這一故障的重要電網(wǎng)設(shè)施，而分布式電源并網(wǎng)接入在一定程度上對繼電保護(hù)裝置會造成影響。輸電線路的短路狀態(tài)會因為分布式電源的接入而發(fā)生極大改變，此時，保護(hù)裝置中的電流會發(fā)生不確定性的變化，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)靈敏度和范圍的改變，由此造成各線路之間的配合復(fù)雜化。在配電線路中接入分布式電源，會造成繼電保護(hù)方向不明晰且影響到繼電保護(hù)的精確性[2]。

由此可見，分布式電源接入配電網(wǎng)除了會對線路保護(hù)的靈敏度造成負(fù)面影響外，還會引發(fā)繼電保護(hù)裝置的錯誤判斷，造成不必要的相鄰操作和跳閘，從而引發(fā)后備保護(hù)措施出現(xiàn)錯誤操作，引起保護(hù)器閘門自動重合失敗。

4 分布式電源接入對配電網(wǎng)電壓的影響

在配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中接入分布式電源會造成電饋線上的電壓分布與額定電壓之間出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致的直接結(jié)果就是電壓降低或者電壓升高。

1）電源接入造成電壓降低的原理：分布式電源對饋電線上電壓的影響程度，決定于電源的接入位置和DC總?cè)萘?。壓降補(bǔ)償裝置所測量到的負(fù)荷，會隨著分布式電源接入調(diào)壓變壓器下游時的位置而減輕，此時饋線電壓能夠維持在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，這時電壓補(bǔ)償?shù)膶?shí)際設(shè)定值高于目標(biāo)電壓值，接入DC電源后，饋線上的電壓變低，因此可以通過改變DC記錄位置和總?cè)萘縼磉M(jìn)行調(diào)壓，具體的調(diào)壓方案需要通過實(shí)際情況應(yīng)變落實(shí)。

2）電源接入造成電壓升高的原理：放射式方式是簡單配電網(wǎng)的接線方式，此饋線呈現(xiàn)出樹狀分布，傳統(tǒng)配電網(wǎng)中電源朝著負(fù)載單方向流動，正常運(yùn)行情況下，沿著配電線路方向電壓呈逐漸降低態(tài)勢，而分布式電源接入后，則會出現(xiàn)潮流反向，一般情況下會出現(xiàn)變電站母線電壓低于用戶側(cè)電壓，此時饋線各點(diǎn)的電壓升高約為7%左右，這是基于饋線等級約為10 kV前提下的數(shù)據(jù)。

5 分布式電源并網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響

電網(wǎng)中接入分布式電源時，電壓能被抑制并瞬間跌落與此同時產(chǎn)生閃變，輸電線路中的電壓在單相短路故障發(fā)生于配電系統(tǒng)時，會被抑制跌落從而提高。當(dāng)輸電線路沒有短路故障時，不同節(jié)點(diǎn)的電壓幅值會隨著分布式電源容量的擴(kuò)大呈現(xiàn)不同程度的增加且呈正相關(guān)。此外，在分布式電源接入配電線路過程中，還會產(chǎn)生電機(jī)啟動或是輸出功率波動引起的電閃。

6 分布式電源并網(wǎng)接入對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式電源接入配電網(wǎng)已經(jīng)是電力建設(shè)中不可避免的趨勢，但它的接入對配電網(wǎng)本來就復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造成了更大的影響，對供電的靈活性和可靠性造成困擾，從而可能影響到電網(wǎng)的整體運(yùn)行效率。此外，分布式電源接入配電網(wǎng)還會對電網(wǎng)規(guī)劃造成以下問題[3]：

一是因為分布式電源接入配電線線路，會對原有配電線路的穩(wěn)定性造成很大影響，導(dǎo)致電路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇困難性更大。二是由于分布式電源接入的不確定性，導(dǎo)致規(guī)劃人員無法對系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的推算。三是分布式電源的接入造成電網(wǎng)公司運(yùn)營管理難度的增加，在以往的供電模式中，電力公司對小型用戶采取兩路供電，因為電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化影響到了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。為了解決這一矛盾，電網(wǎng)公司通過增加相應(yīng)設(shè)備數(shù)量來解決，這導(dǎo)致了運(yùn)營費(fèi)用的增加和管理難度的增加。四是分布式電源接入配電網(wǎng)會一定程度上對輸電設(shè)施的容量產(chǎn)生影響，造成電設(shè)備閑置導(dǎo)致投資成本難以收回。

7 結(jié)語

作為傳統(tǒng)電能的補(bǔ)充，分布式發(fā)電技術(shù)具有發(fā)電方式靈活、高效節(jié)能、實(shí)現(xiàn)就地消化接納等諸多優(yōu)點(diǎn)，分布式電能的并網(wǎng)運(yùn)用是現(xiàn)代電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，但由此而帶來的對原電網(wǎng)的影響也不容小覷。現(xiàn)代智能電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，為分布式電源接入配電網(wǎng)并高效運(yùn)行提供了技術(shù)支持，但深入開展對分布式電源大規(guī)模接入配電網(wǎng)影響的研究依然是一個需要長期關(guān)注的話題。

[1]王思明，牛玉剛，祖其武.并網(wǎng)模式下基于多代理技術(shù)的微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化[J].華東理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017（6）：829-836.

[2]楊佳琦，孔玲玲，高飛.直流微電網(wǎng)DC-DC變換器關(guān)鍵技術(shù)的研究綜述[J].云南民族大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017（6）：510-515.

[3]趙云飛.淺述分布式發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].科學(xué)與信息化，2018（5）：87-88.