分布式電源對(duì)配電網(wǎng)影響與協(xié)調(diào)控制策略研究

謝笑寒　董新　李雪云　吳昊

摘 要：在我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展下，分布式電源已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了配電網(wǎng)運(yùn)行中，在應(yīng)用過程中體現(xiàn)出了分布式電源的眾多優(yōu)勢(shì)，但是因?yàn)榉植际诫娫唇陙磔^為廣泛的引入到各個(gè)地區(qū)，這也為配電網(wǎng)運(yùn)行帶來了一定的問題。所以本文將針對(duì)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方面所受到的來自于分布式電源的影響進(jìn)行分析，并據(jù)此提出相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制策略。希望與分布式電源相關(guān)的理論研究，能夠在配電網(wǎng)實(shí)際工作的開展中提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；控制策略；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.152

0 引言

分布式電源在配電網(wǎng)中的接入，改變了原本的一些相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這可能會(huì)對(duì)配電網(wǎng)造成各種各樣的影響，例如短路故障、電流大小和潮流方向以及電壓分布的改變等，所以就需要根據(jù)現(xiàn)有的情況來采取一定的控制策略，以改善目前水平的各地配電網(wǎng)中因?yàn)榉植际诫娫吹慕尤胨斐傻墓收蠁栴}，接下來將對(duì)此進(jìn)行分析。

1 分布式電源的基本概念

（1）分布式電源的含義。它實(shí)際上指的是，一種包含太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池、蓄電池以及燃?xì)廨啓C(jī)等，并將這些作為發(fā)電能源的電源概念[1]。在分布式電源的運(yùn)行過程中能夠幫特定用戶或者作為配電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行輔助性的提供電能的微電源。

（2）分布式電源的特點(diǎn)。首先，分布式電源正常情況下安裝在比較靠近用電負(fù)荷中心的，通常是可以直接向用戶進(jìn)行供電的，這樣就能夠幫助電能在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行消費(fèi)，而其所屬的微電網(wǎng)潮流一般不會(huì)超過上級(jí)變壓器，整體來說分布式電源在應(yīng)用過程中能夠?qū)Τ杀具M(jìn)行有效的控制，在發(fā)電過程上也更具有可靠性。

其次就是分布式電源裝機(jī)電量基本會(huì)一百兆瓦以下，在十八個(gè)國(guó)家中，只有兩個(gè)國(guó)家規(guī)定分布式電源裝機(jī)為百兆瓦級(jí)，在美國(guó)、法國(guó)和丹麥以及比利時(shí)等國(guó)家基本都將其限制在十兆瓦或者更低，我國(guó)則是規(guī)定在六兆瓦以下。另外它對(duì)于配電網(wǎng)的接入電壓等級(jí)一般的要求不會(huì)太高。

最后，分布式電源相對(duì)來說會(huì)更加的環(huán)保，在發(fā)電過程中基本沒有廢氣產(chǎn)生，所使用的發(fā)電能源基本也都是可再生的清潔能源。

2 具體影響

（1）配電網(wǎng)潮流。當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)之后，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)潮流造成一定的影響，會(huì)對(duì)饋電線路的潮流方向、潮流大小以及節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行改變。并且分布式電源的接入會(huì)將原本的無源配電網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成后來的有源配電線路，在這樣的電網(wǎng)運(yùn)行情況下最為理想的狀態(tài)就是，令分布式電源與配電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)功率交換近平衡，在其中多余出來的或者需要補(bǔ)充的電力負(fù)荷都會(huì)通過并聯(lián)變壓器與配電線之間的有功傳輸和無功補(bǔ)償過程來達(dá)到相互之間的平衡。

（2）繼電保護(hù)。在配電網(wǎng)成為多源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)之后，如果依然按照原有的方式來進(jìn)行運(yùn)行，繼電保護(hù)裝置和安裝自動(dòng)裝置就有可能因此出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng)的情況。另外，繼電保護(hù)裝置電流保護(hù)位置或者短路故障出現(xiàn)的相應(yīng)情況下，都有可能會(huì)造成裝置的運(yùn)行問題，如果短路故障發(fā)生在電流保護(hù)下游，此時(shí)電流保護(hù)裝置也在分布式電源下游時(shí)，此時(shí)短路電流與保護(hù)范圍在增大，這樣繼電保護(hù)裝置就容易發(fā)生誤動(dòng)，而另外一種情況是，二者都在上游這種情況，這會(huì)使得分布式電源進(jìn)行反方向保護(hù)，而這樣進(jìn)行電流注入方式就會(huì)失去方向性。

（3）供電可靠性。分布式電源對(duì)于配電網(wǎng)的供電可靠性的實(shí)際影響，這是需要進(jìn)行辯證分析的，因?yàn)檫@其中包含不同的利與弊。首先來說一下優(yōu)勢(shì)部分，因?yàn)榉植际诫娫茨軌驅(qū)σ徊糠值挠秒娯?fù)荷進(jìn)行平衡，這是對(duì)配電網(wǎng)的輸電能力有幫助的；并且，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)電壓的調(diào)整情況的不同，這也能夠因?yàn)楣?jié)點(diǎn)電壓升高加強(qiáng)配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)能力；另外，如果配電網(wǎng)發(fā)生故障，其所在的微電網(wǎng)可以自動(dòng)進(jìn)行孤島運(yùn)行，這體現(xiàn)了分布式電源可以進(jìn)行獨(dú)立供電的特點(diǎn)，只要對(duì)其進(jìn)行一定的隔離，分布式電源還是可以繼續(xù)運(yùn)行。但是除了上述這些情況以外，分布式電源的應(yīng)用過程中也存在一定的不良影響，其容量大小、安裝環(huán)境、接線方式不當(dāng)?shù)仍蚨紩?huì)造成分布式電源對(duì)配電網(wǎng)造成不良影響，上述問題可能會(huì)導(dǎo)致電力供需失衡或者電壓水平波動(dòng)，所以在安裝過程中一定要格外注意這幾個(gè)部分[4]。

3 調(diào)控策略

（1）協(xié)調(diào)控制架構(gòu)。對(duì)于分布式電源配電網(wǎng)的協(xié)調(diào)架構(gòu)來說，有三層結(jié)構(gòu)，這三部分分別有著重要作用，分別是配電網(wǎng)調(diào)度層、微電網(wǎng)集中控制層、微電源/儲(chǔ)能/負(fù)荷等各設(shè)備的就地控制層這三個(gè)部分。首先是在協(xié)調(diào)控制架構(gòu)中配電網(wǎng)控制層的工作中，主要負(fù)責(zé)微電網(wǎng)內(nèi)部各類運(yùn)行參數(shù)以及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)等數(shù)據(jù)傳輸工作的調(diào)度層，可以將信號(hào)數(shù)據(jù)等傳輸至配電網(wǎng)調(diào)度中心，這樣能夠良好地實(shí)現(xiàn)與配電網(wǎng)的信息交換，在調(diào)度方面也會(huì)更加統(tǒng)一。第二是微電網(wǎng)集中控制層的功能，主要是幫助微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行與能源利用率來進(jìn)行提升。最后是就地控制層則主要是將相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行工況數(shù)據(jù)上傳到微電網(wǎng)中央控制器，然后再根據(jù)其所下達(dá)的命令進(jìn)行設(shè)備就地控制的指令下發(fā)。

（2）仿真驗(yàn)證。當(dāng)運(yùn)用HOMER軟件來對(duì)某日的微電源/儲(chǔ)能/負(fù)荷設(shè)備進(jìn)行仿真模型的組件和計(jì)算的過程中，因?yàn)閮?chǔ)能裝置充放電的原因，這就使得聯(lián)絡(luò)線路的傳輸功率穩(wěn)定，所以就能夠在調(diào)度中心的規(guī)定限值以內(nèi)。孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)則通常要在配電網(wǎng)發(fā)生故障之后才會(huì)運(yùn)行，而在孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的仿真驗(yàn)證里，由原來的充電模式改換成為放電模式，因?yàn)樵谶@個(gè)時(shí)候風(fēng)電功率與光伏電源的功率兩個(gè)變量合在一起就可以符合負(fù)荷需求，而孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定之后，儲(chǔ)能設(shè)備不放不充，在運(yùn)行一段時(shí)間過后，儲(chǔ)能設(shè)備自動(dòng)轉(zhuǎn)為充電模式。

4 結(jié)束語

綜上所述，仿真驗(yàn)證能夠幫助相關(guān)的工作人員了解故障情況以及非故障情況下分布式電源對(duì)配電網(wǎng)影響所產(chǎn)生的實(shí)際數(shù)據(jù)，具有良好的參考價(jià)值。所以在今后的配電網(wǎng)針對(duì)分布式電源的控制策略，可以對(duì)仿真驗(yàn)證部分進(jìn)行進(jìn)一步的加強(qiáng)和細(xì)化。

參考文獻(xiàn)：

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