分布式能源接入電力系統(tǒng)的影響

楊雷

摘要：分布式能源規(guī)模化接入電網(wǎng)對電網(wǎng)產(chǎn)生了新的挑戰(zhàn)，主動配電網(wǎng)（active distribution network，ADN）技術(shù)被認為是分布式能源規(guī)?；玫挠行Ъ夹g(shù)途徑。統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器（unified power quality controller，UPQC）作為定制電力技術(shù)中功能最強大的電能質(zhì)量綜合補償裝置，能夠綜合治理主動配電網(wǎng)中電能質(zhì)量問題，提高分布式能源接入配電網(wǎng)的滲透率及優(yōu)化經(jīng)濟運行水平。

關(guān)鍵詞：分布式能源;電力系統(tǒng);影響

1 分布式能源的優(yōu)勢

分布式能源作為一種建在用戶端的能源供應(yīng)系統(tǒng)，主要以資源供應(yīng)和環(huán)境效益最大化為基本出發(fā)點，它之所以能被電力行業(yè)廣泛應(yīng)用，很大程度上源于它自身的多方面優(yōu)勢。第一、環(huán)保性強。因為分布式能源是借助各種可再生能源的力量來發(fā)電的，一般分布式能源離負荷端近，可就近消納減少輸配環(huán)節(jié)，減少高壓輸電線路鋪設(shè)，節(jié)省投資降低電磁污染。第二、可靠性強。分布式能源項目一般是由散布在居民區(qū)周圍的形成的微型發(fā)電配電自治系統(tǒng)。具有較強的系統(tǒng)獨立性，用戶能夠自行管控轄區(qū)內(nèi)的分布式能源發(fā)電項目，人為減少停電幾率，尤其是遇到一些電網(wǎng)事故或意外災(zāi)害時，還能實現(xiàn)自給供電[1]。第三、經(jīng)濟性強。分布式能源無需耗大量資金我，同時其位置經(jīng)常散布在城市周邊，距離負荷端較近，有效避免了長距離運輸而產(chǎn)生的經(jīng)濟費用。第四、可操作性強。分布式能源系統(tǒng)具備較佳的調(diào)峰性，一旦發(fā)生異常狀況，就可以視情況靈活迅速地與電力系統(tǒng)切斷，使其獨立運行。

2 分布式能源接入電力系統(tǒng)概述

分布式能源的基本構(gòu)成是：分布式發(fā)電（distributed generation，DG）、分布式儲能（distributed energy storage，DES）、可控負荷（controllable load，CL）等。分布式能源在一定程度上可承擔支持系統(tǒng)的責(zé)任，這將取決于適當?shù)谋O(jiān)管環(huán)境和接入?yún)f(xié)議。由于高滲透率分布式能源接入電網(wǎng)后，導(dǎo)致電網(wǎng)潮流雙向流動和潮流的不確定性，分布式能源無序地接入將會導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓越限、短路電流增大、供電可靠性降低以及電能質(zhì)量惡化等問題。為實現(xiàn)分布式能源與配電網(wǎng)的友好集成，提高分布式能源接入配電網(wǎng)的滲透率及其優(yōu)化經(jīng)濟運行的水平，更好地滿足電力用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性的更高要求，采用主動配電網(wǎng)技術(shù)被認為是規(guī)?；梅植际侥茉吹挠行Ъ夹g(shù)途徑[2]。主動配電網(wǎng)（ADN）是通過使用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來管理潮流，以便對局部的分布式能源（DER）進行主動控制和主動管理的配電系統(tǒng)。主動配電網(wǎng)技術(shù)可以靈活地改變拓撲結(jié)構(gòu)，“主動”對分布式能源的性能進行分析和預(yù)測，消除分布式能源對配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，實現(xiàn)分布式能源的高效率利用;同時能夠提高配電網(wǎng)對綠色能源的兼容性，有效集成高滲透率分布式能源;還能夠充分發(fā)揮分布式電源和主動負荷的作用，最大限度地減少對主網(wǎng)的容量需求，為電網(wǎng)提供調(diào)頻和電壓無功控制的幫助;并巨具有良好的自愈能力，使供電質(zhì)量顯著提高;還可以延緩對配電網(wǎng)升級的投資，提高配電網(wǎng)的智能化水平。

3 分布式能源對電力系統(tǒng)的影響

根據(jù)分布式能源的位置、負荷量、容量、類型等因素，分布式能源可能有效降低網(wǎng)損?？捎杏行嵘磥碇悄芘潆娋W(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計。隨著國網(wǎng)對智能電網(wǎng)發(fā)展的規(guī)劃，適用于中國國情的智能電網(wǎng)系統(tǒng)將會建成。大量中低壓配電網(wǎng)接入的分布式能源將徹底改變傳統(tǒng)配電系統(tǒng)單向潮流的特點，數(shù)以萬記的分布式光伏需要系統(tǒng)配備新的保護方案、電壓控制策略和檢測儀表以滿足雙向潮流等產(chǎn)生的問題;隨著智能電網(wǎng)概念的深入，需求側(cè)管理（Demand response）將對傳統(tǒng)配電網(wǎng)提出技術(shù)方面的新要求，傳統(tǒng)的發(fā)輸配用環(huán)節(jié)將在這一概念下逐漸在配用側(cè)逐漸深入延伸;在智能配電網(wǎng)中，數(shù)字化技術(shù)，如實時監(jiān)控、資產(chǎn)管理和決策分析等方面將逐漸取代傳統(tǒng)的以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)絡(luò)，這就對配電網(wǎng)的供電可靠性、電能質(zhì)量、自動化的設(shè)計和規(guī)劃提出了更高級的要求;分布式光伏的大量接入加大了負荷預(yù)測難度，改變了既有的負荷增長模式，也使配電網(wǎng)的管理變得更為復(fù)雜。

3.1 對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響

分布式能源接入電力系統(tǒng)后，對電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的影響有利也有弊。其積極影響主要表現(xiàn)在正常狀態(tài)下，分配式能源接入配電網(wǎng)，可以有效效提高配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)功能，降低其電能損耗，還可以在電力系統(tǒng)供電中斷后，作為后備電源有效減少停電時間，科學(xué)控制停電區(qū)域[3]。此外，它還能夠有效緩解電力系統(tǒng)運行中的配電網(wǎng)容量不足，顯著增加配電網(wǎng)的輸電裕度，這都將進一步提高電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。而就其對電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性負面影響如下：第一，當分布式能源與配電網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)保護設(shè)備配合不當會造成保護誤動作。第二，當分布式能源的容量、安裝位置以及具體的連接方法不合適時，也將降低電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。第三，分布式能源接入電力系統(tǒng)后，其滲透率也將影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.2 分布式電源接入后對電壓的影響

電壓閃變。分布式發(fā)電引起電壓閃變的因素包括：某個大型分布式單元的啟動、分布式單元輸出的短時劇變以及分布式單元與系統(tǒng)中電壓反饋控制設(shè)備相互作用而帶來的不利影響。引入大量諧波。由于大量電力電子器件應(yīng)用于分布式發(fā)電，所以不可避免地給系統(tǒng)帶來大量諧波，諧波的幅度和階次受到發(fā)電方式以及轉(zhuǎn)換器的工作模式的影響。分析了分布式電源對電能質(zhì)量的影響，針對大型配電網(wǎng)討論引入DG后一些重要母線的諧波電壓水平，提出可以在諧波電壓水平較高的母線上安裝特殊濾波器來抑制諧波。

3.3 諧波影響

大多分布式能源都配有電力電子轉(zhuǎn)換器件，這些電力電子器件在能量轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生電力諧波。電力諧波可與配電設(shè)備產(chǎn)生諧振產(chǎn)生過壓或過流，損壞電氣設(shè)備或降低使用壽命，同時電力諧波降低供電品質(zhì)，影響公共電網(wǎng)的正常順利運行。

3.4 對系統(tǒng)保護的影響

由于分布式電源的接入可能導(dǎo)致雙向潮流，并且一些分布式電源（如風(fēng)電）出力的隨機性和波動性將導(dǎo)致其頻繁的投切，這些都對傳統(tǒng)的繼電保護產(chǎn)生極大的威脅。1）DG運行時可能會引起繼電保護的失效。DG產(chǎn)生的故障電流可能會減小流過饋線繼電器的電流，從而使繼電保護失效。2）DG接入配電網(wǎng)后可能會使繼電保護誤動作。相鄰饋線的故障有可能會使原本沒有故障的饋線跳閘[4]。3）改變了配電網(wǎng)的故障水平。故障水平提高還是降低取決于運行的分布式電源數(shù)量和種類，故障水平的提高要求開關(guān)設(shè)備的升級，故障水平的降低可能會給過電流保護帶來問題。

總結(jié)

分布式能源作為一種距離用戶端較近的能源供應(yīng)系統(tǒng)，它具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟、可靈活操作、可靠性強等諸多優(yōu)勢，所以已經(jīng)被廣泛接入電力系統(tǒng)中，并對電力系統(tǒng)的繼電保護、電壓、供電可靠性等多方面產(chǎn)生了重要的影響。

參考文獻

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