分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)存在的問題及對策

姜言峰　李軼群

[摘 要]集中式的發(fā)電雖然解決了人們的用電需求，但是也存在一定的問題，如供電的形式不能靈活的滿足所有用戶的需求，個別地區(qū)的供電能力不足，影響當?shù)厝藗兊恼Ｉ畹拈_展。為了能夠更好提供電能，給人們的生產(chǎn)和生活提供充足的電能保障，國家發(fā)展新型的供電形式--分布式，這樣的供電形式有著很強的靈活性，更夠保障人們電能使用的需求。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，主要針對分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)存在的問題及對策進行分析和討論。

[關(guān)鍵詞]分布式發(fā)電；接入；電力系統(tǒng)；存在的問題；對策

中圖分類號：S725 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0400-01

一、分布式發(fā)電的概念

分布式發(fā)電指的是在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的發(fā)電機組（一般低于30MW），以滿足特定用戶的需要，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。這些小的機組包括燃料電池，小型燃氣輪機，或燃氣輪機與燃料電池的混合裝置。由于靠近用戶提高了服務的可靠性和電力質(zhì)量。技術(shù)的發(fā)展，公共環(huán)境政策和電力市場的擴大等因素的共同作用使得分布式發(fā)電成為新世紀重要的能源選擇。目前為止，對于分布式還沒有一個統(tǒng)一的定義。有人認為它是指靠近負荷側(cè)安裝的中小型發(fā)電站，不僅可以獨立在公共電網(wǎng)中為少量的用戶提供電能，還可以把它接入到配電網(wǎng)絡中，同時和公共電網(wǎng)一起為用戶提供電能。與集中式發(fā)電相比，分布式發(fā)電以其投資少、環(huán)境友好、發(fā)電方式靈活等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注，是一種很有前景的發(fā)電方式。

二、分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)主要影響

1、對配電網(wǎng)的規(guī)劃的影響

配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，在當前電力迅速發(fā)展和供應緊張的情況下，科學合理的配電網(wǎng)規(guī)劃不僅可以保證電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性，還有利于配電網(wǎng)建設(shè)投資效益的充分發(fā)揮。分布式電源大多直接布置在配電網(wǎng)中，對含分布式發(fā)電的配網(wǎng)系統(tǒng)進行合理的規(guī)劃和建設(shè)，分布式電源在系統(tǒng)負荷高峰期能夠轉(zhuǎn)移一定量的負荷，提高配網(wǎng)系統(tǒng)能源供應的可靠性和穩(wěn)定性。與此同時，分布式電源在配電網(wǎng)中的合理布點和定容能降低部分饋線電壓降落、減少線損和建設(shè)輸配電設(shè)備的投入。

但是，分布式電源的接入使得配網(wǎng)系統(tǒng)電源的構(gòu)成不再單一，分布式電源在用戶側(cè)并網(wǎng)運行使得配電網(wǎng)部分節(jié)點支路潮流出現(xiàn)雙向流動，改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的運行模式，這對配電網(wǎng)規(guī)劃的負荷預測、網(wǎng)絡潮流計算、電源結(jié)構(gòu)布置等帶來了大量的不確定性因素。此外，分布式發(fā)電中的太陽能，風能等新能源發(fā)電具有顯著的隨機性和間歇性，輸出功率極不穩(wěn)定且難以控制，不具備“電網(wǎng)友好型電源”的特征，該類電源大量接入將對配網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生極大影響，限制了配網(wǎng)系統(tǒng)接納該類分布式電源的能力。

2、對系統(tǒng)運行可靠安全性的影響

分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)之后極有可能導致整個系統(tǒng)運行可靠性和安全性的下降，特別是典型放射狀配電系統(tǒng)，將直接改變原有電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得短路電流等關(guān)鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡設(shè)計的保護裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴重破壞了保護設(shè)備相互之間的協(xié)調(diào)運行，降低自動重合閘的保護性能。如要要進行分布式發(fā)電并網(wǎng)運行時，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時非故障相出現(xiàn)過電壓，給工作人員的人身安全造成危害。在分布式發(fā)電系統(tǒng)與主網(wǎng)分離之后，就會有孤島的出現(xiàn)，而且很多情況下這種孤島的出現(xiàn)是難以避免的。

三、分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)存在的問題及對策

1、潮流計算

分布式電源接入電力系統(tǒng)以后，配電網(wǎng)的電源配置結(jié)構(gòu)也隨之變化，因此為了滿足發(fā)電工作的正常進行，其潮流計算也需要更新。由于分布式發(fā)電的電源技術(shù)類型、控制策略和運行方式具有多樣性，因此電網(wǎng)潮流計算模型和傳統(tǒng)發(fā)電組的計算模型不完全相同，其節(jié)點類型可能不同于傳統(tǒng)節(jié)點形式，因此需要根據(jù)具體情況制定收斂性較好的潮流算法。確定性潮流計算法在應用于分布式電源時計算量較大，而潮流計算法則可以很好的解決這一問題。

2、電能質(zhì)量

電能質(zhì)量即供電設(shè)備正常工作情況下的多方面電能指標的偏差，對于分布式發(fā)電而言，電壓波動或善變、諧波、過電壓、電壓跌落及涌流問題的出現(xiàn)則說明電能質(zhì)量受到影響。為解決以上的問題，可以利用短路比以及剛性率對分布式電源對電網(wǎng)電壓的質(zhì)量影響進行評估，并且通過旋轉(zhuǎn)型和逆變型電源的變化來分析其對系統(tǒng)電壓的影響，一般情況下可以用相關(guān)儲能方法來控制發(fā)電過程中的電能波動對供電電壓的影響。

3、電壓控制

分布式電源接入電網(wǎng)后其電壓的控制需要從自身和外因雙方面入手，通過對分布式發(fā)電系統(tǒng)的加強來實現(xiàn)自身控制，并且對電壓控制的方法進行優(yōu)化設(shè)計。除此之外，通過無功補償設(shè)備的配合能夠?qū)Πl(fā)電工作進行優(yōu)化和協(xié)調(diào)，從而實現(xiàn)外部控制。

4、故障分析

分布式電源的并網(wǎng)使得配電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)和短路電流的各方面數(shù)據(jù)發(fā)生變化，從而使得配電網(wǎng)中保護設(shè)備的運行受到影響。由于不同的分布式電源類型的短路計算模型以及對短路電流水平的造成不同程度的影響，因此其相應的解決措施與傳統(tǒng)發(fā)電也所差別。傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式分布電源在接入電力系統(tǒng)后，其短路電流的配置與變電站基本一致，其產(chǎn)生的短路電流都較大。但運用逆變器的并網(wǎng)分布式電源有其獨特的接口屬性和控制策略，因此對發(fā)電機故障的相應特征也造成了很大的改變，產(chǎn)生的短路電流一般較小。

在產(chǎn)生故障以后，分布式發(fā)電的故障定位與恢復方式和傳統(tǒng)發(fā)電有所不同，因此傳統(tǒng)的方法無法準確解決分布式發(fā)電的問題。為了準確實現(xiàn)分布式發(fā)電中的故障定位并且使其具有科學的恢復算法，可以采用具有多代理技術(shù)的故障恢復方法，該種方法相比較原有方法，能夠具有更高的效率，并且能夠很大程度上提高成功率。要適應分布式電網(wǎng)的配置保護，就需要制定合理的方案。就目前的保護方案中，常用的是在配電網(wǎng)中設(shè)置故障限流器，能夠在發(fā)生故障以后將電流降低，從而不會對原有保護配置造成任何影響。在分布式電源接入電力系統(tǒng)前，要先改進原有的保護策略，并且根據(jù)具體情況創(chuàng)建新的保護方案。

5、穩(wěn)定性分析

穩(wěn)定性分析主要適用的是輸電網(wǎng)，一般不會涉及到配電網(wǎng)，但在分布式電源滲透容量增大的同時，系統(tǒng)的功角以及電壓、頻率的穩(wěn)定性都會受到較大的影響。面對這樣的問題，就需要進行穩(wěn)定性分析，纖維分布式發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定性建模，然后對集成分布電源的穩(wěn)定性進行分析。分布式發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)特征除了原有的本性以外，電力電子換流器以及控制系統(tǒng)也有其獨有的特征，不同類型的分布式電源對配電系統(tǒng)的靜態(tài)電壓會造成不同的影響。

結(jié)束語

分布式發(fā)電所具有的節(jié)能、環(huán)保、投資少、占地小的特點使其與傳統(tǒng)集中式發(fā)電系統(tǒng)的比較中占據(jù)巨大優(yōu)勢，雖然目前我國主要還以集中式供電為主，但隨著能源的短缺和環(huán)境壓力的增加，這樣一種可持續(xù)發(fā)展的發(fā)電方式勢必會在電網(wǎng)中占據(jù)主導地位。智能電網(wǎng)的實現(xiàn)，使得用戶與電力公司的互動更加靈活，即使分布式發(fā)電大量接入配電網(wǎng)，通過智能電網(wǎng)強大的通訊能力，電力公司也能實時了解用戶電力需求，這樣會讓需求側(cè)管理更加方便。

參考文獻

[1] 谷永剛，王琨，張波.分布式發(fā)電技術(shù)及其應用現(xiàn)狀[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010（06）

[2] 張保會.分散式能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)科學技術(shù)問題的研究[J].電力自動化設(shè)備，2007（12）：1-4+35.

[3] 李祥，劉宗歧.基于多Agent技術(shù)的分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)的應用研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2010（06）.

[4] 季陽，艾芊，解大.分布式發(fā)電技術(shù)與智能電網(wǎng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展趨勢[J].電網(wǎng)技術(shù)，2010（12）.