論分布式電源對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響和改善

張斌

摘要：在電網(wǎng)中接入分布式電源的好處有很多，例如：減少了污染物的排放、提高了資源的利用率、提高了供電的可靠性、有效降低了配電網(wǎng)的網(wǎng)損程度等;但是與此同時，隨著分布式電源的不斷進(jìn)步，逐漸也開始對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生了大大小小的影響，尤其是在電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性、電網(wǎng)電壓、繼電保護(hù)等方面影響尤為明顯。有關(guān)部門也給與了高度重視，經(jīng)過不斷的研究實驗表明：對于這些不足之處，完全可以通過提高技術(shù)手段來改善。因此，我們必須要努力的、快速的展開具有針對性的科研，使得分布式發(fā)電可以更好的應(yīng)用在電網(wǎng)中，從而促進(jìn)我國電力企業(yè)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：分布式電源;配電網(wǎng);電壓;穩(wěn)定性;策略

1分布式電源的優(yōu)點

1.1成本低、靈活變通

分布式發(fā)電電源通常體積小、占地空間小、施工周期短，特別適合用在經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)、相對閉塞的鄉(xiāng)村地區(qū)，通過布設(shè)微型分布式電源，實現(xiàn)地方資源的有效利用，能實現(xiàn)就地發(fā)電，達(dá)到電能的充分供應(yīng)，而且分布式發(fā)電相對靈活、變通，電力負(fù)荷能夠被靈活調(diào)控，啟動也較快。

1.2維護(hù)配網(wǎng)的安全性

DG設(shè)備可以表現(xiàn)備用電源的功效，從而繼續(xù)供電，減少斷電危險。并且峰谷電價時，DG設(shè)備也可以保護(hù)供電的安全性，操控電費成本，分布式電源設(shè)備處于相對獨立的工作狀況，不會同大電網(wǎng)相混淆，即便大電網(wǎng)出現(xiàn)問題，依然可以保證正常工作，維護(hù)用戶供電。

1.3利于環(huán)保，能源高效利用

分布式發(fā)電技能屬于科學(xué)、先進(jìn)的技能，其所排放的污染物較少，能量轉(zhuǎn)化率較高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)能源的循環(huán)利用，有利于操控環(huán)境污染，電源一般間隔用戶較近，這樣就縮短了供電間隔，操控成本，保證能源被充分利用。

1.4實惠用戶

分布式電源在電力系統(tǒng)的引入，打破了傳統(tǒng)的公共電網(wǎng)的供電壟斷地位，形成了多元化供電格局，形成了供電職業(yè)新一輪的競爭，有利于電價愈加公平化、合理化，并且競爭形勢推進(jìn)供電方不斷改進(jìn)完善自身的供電服務(wù)，最終為用戶帶來實惠。

2分布式電源模型

2.1分布式電源節(jié)點類型

目前，根據(jù)分布式電源的接口類型、控制特點及其自身的運行情況將分布式電源節(jié)點分為：PV節(jié)點、PQ節(jié)點、PQ（V）節(jié)點和PI節(jié)點四類。其中PV節(jié)點類型，是有功且電壓恒定的節(jié)點，對于PV節(jié)點來說，要想維持恒定的電壓值，需要具有足夠的無功容量，以保證電壓的恒定，PV節(jié)點具有可調(diào)節(jié)電壓的勵磁同步發(fā)電機，而且PV節(jié)點的雙饋型風(fēng)機、燃料電池、光伏及微型燃?xì)鈾C都具有電壓控制型的電力電子裝置作為并網(wǎng)的接口;PQ節(jié)點類型發(fā)出的有功和無功都是一個恒定值，其計算方法相對簡單，且對其潮流的處理比較方便，但是這類節(jié)點也存在一個問題，那就是其實際值與理論值的偏差較大;PQ（V）節(jié)點類型分為同步發(fā)電機和異步發(fā)電機兩類，其中無勵磁系統(tǒng)或勵磁電壓恒定的同步發(fā)電機，發(fā)出的無功功率大小和發(fā)電機機端的電壓有關(guān)，而異步發(fā)電機并網(wǎng)的風(fēng)電機組沒有勵磁系統(tǒng)，它是靠接入電網(wǎng)通過吸收電網(wǎng)中的無功功率來建立勵磁磁場，在此過程中異步發(fā)電機對電網(wǎng)中無功功率的吸收需求與其發(fā)電機機端電壓有關(guān)，因此對于同步分布式發(fā)電機和異步的分布式發(fā)電機都是作為PQ（V）類型的節(jié)點來進(jìn)行處理的;PI節(jié)點類型較為特殊，它是采用電流控制型的電力電子裝置作為入網(wǎng)接口的分布式電源，它可以輸出恒定的電流。

2.2潮流計算處理

目前，潮流計算處理廣泛采用的方法是牛頓-拉夫遜法，牛頓-拉夫遜法具有良好的收斂能力，利用該方法可以不僅可以對各類常規(guī)的節(jié)點進(jìn)行直接的處理，而且在各種不同種類的分布式電源進(jìn)行算法改造的時候提提供更加便捷的條件，同時牛頓-拉夫遜法也適用于配電網(wǎng)潮流計算。因此，選用牛頓-拉夫遜法對各節(jié)點類型進(jìn)行潮流計算。對于可處理為PQ和PV兩類節(jié)點類型的分布式發(fā)電技術(shù)（DG），可直接使用牛頓-拉夫遜法進(jìn)行潮流計算。對于處理為PQ（V）節(jié)點類型的DG，需要分為同步電機和異電機兩種類型來進(jìn)行討論。

出為定值時，可由以上兩個公式推導(dǎo)出無功功率與有功功率及機端電壓的關(guān)系，其公式為：，當(dāng)無功功率為負(fù)數(shù)時，則說明異步發(fā)電機在從電網(wǎng)中吸收無功功率。對于PI類型的節(jié)點，由于已知其恒定的有功輸出和接入電網(wǎng)的電流，可由電壓、電流、有功功率和無功功率的關(guān)系求出DG輸出的無功功率，其公式為：。

3對于分布式電源影響配電網(wǎng)的解決對策

3.1關(guān)于提高配電網(wǎng)穩(wěn)定性的有效策略

當(dāng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性受到威脅時，工作人員必須馬上切斷風(fēng)電機組或是風(fēng)電場的運行，以此來控制接入地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。如果在傳輸線發(fā)生短路后并沒有立即切斷風(fēng)電場，那么就會嚴(yán)重影響到主節(jié)電壓的穩(wěn)定性;如果及時切除，主節(jié)點的電壓就會慢慢的逐漸穩(wěn)定下來。由此可見，在故障發(fā)生后，必須要立即斷開分布式電源，這對能否使配電網(wǎng)的電壓一直保持在穩(wěn)定狀態(tài)有很重要的意義。

3.2關(guān)于配電網(wǎng)正常運行的有效策略

當(dāng)配電網(wǎng)運行出現(xiàn)問題的時候，會對整個電網(wǎng)都造成嚴(yán)重的威脅。因此，必須要施行有效的保護(hù)措施來避免這種情況的發(fā)生。例如在出現(xiàn)事故，自動重合閘開斷后，必須要立即切除分布式電源，只有這樣才能確保保護(hù)裝置正常工作。除此之外，有些分布式電源的調(diào)峰作用比較差，這樣會嚴(yán)重阻礙配電網(wǎng)的正常調(diào)度功能。對于這種現(xiàn)象，首先要提高分布式電源的功率預(yù)測精準(zhǔn)度，將其功率準(zhǔn)確的測出，然后把風(fēng)電功率疊加到負(fù)荷預(yù)測的曲線上，最后根據(jù)相關(guān)規(guī)定的系統(tǒng)調(diào)度方式來安排電源的正常發(fā)電，從而優(yōu)化電網(wǎng)運行的每個環(huán)節(jié)。

3.3提高配電網(wǎng)電壓和電流質(zhì)量的有效策略

對于這種情況，一般情況下都是首先盡可能的減小分布式電源對配電網(wǎng)并網(wǎng)點電壓的影響。方式有很多種，例如：加強配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、并聯(lián)電容器組以及采用雙饋變速風(fēng)電機組等等。這些方式可以有效的改善分布式電源接入?yún)^(qū)電壓與電流的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

3.4DG對配網(wǎng)電壓調(diào)整的控制策略

目前，DG對配電網(wǎng)電壓調(diào)整的控制策略主要包括以下幾點：（1）研制一種能參與DG運行控制的新型DG自動發(fā)電控制策略，通過調(diào)整DG自身的出口電壓來控制與配電網(wǎng)相接入的電壓;（2）對小水電勵磁系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母纳?，以增加其系統(tǒng)自動勵磁調(diào)節(jié)的能力，同時加強小型水力發(fā)電系統(tǒng)的管理，盡量避免工作人員誤關(guān)自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)而改為手動勵磁調(diào)節(jié)，因為這樣的小失誤將使發(fā)電機組滿載輸出的有功功率成為“欠勵磁”運行狀態(tài)，導(dǎo)致無功缺乏，使配網(wǎng)節(jié)點的接入電壓偏低，對配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定造成不利影響;（3）在豐水期時，水電出力大，在重載運行時可能出現(xiàn)電壓偏高、無功功率盈余過大，故應(yīng)對其水電出力進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲簻p。在枯水期時，水電出力可能出現(xiàn)不足，出現(xiàn)無功缺失，應(yīng)注意分時組織對部分電站或機組多發(fā)無功以彌補接網(wǎng)時的無功不足?？偟膩碚f就是根據(jù)水電站的實際情況，對水電站進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪\行調(diào)整，對接入配電網(wǎng)的電壓進(jìn)行有效的控制。

4結(jié)論

分布式發(fā)電作為一種依托于新能源發(fā)展起來的發(fā)電模式，具有一定的優(yōu)勢和科學(xué)性，能夠積極優(yōu)化調(diào)節(jié)供電結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)供電模式的弊端，是我國調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)、履行碳排放承諾、促進(jìn)經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。為充分接納分布式電源，協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源之間在可控性、易用性之間的矛盾，發(fā)揮分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來的價值和效益，研究分布式電源并網(wǎng)技術(shù)，做好分布式電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃的銜接有著積極的意義。

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