分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的影響

邱 東，魏光明，慕俊強(qiáng)，張 江，虎亞玲

（國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司 蘭州供電公司，甘肅 蘭州 730000）

1 分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的影響

分布式電源主要包括風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等，以零散分布的形式分散接入用戶附近的電網(wǎng)[1]。隨著分布式電源的快速發(fā)展，其接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行產(chǎn)生了一定的影響，主要體現(xiàn)在以下方面。

1.1 影響負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性

由于分布式電源分布在用戶附近，用戶負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果會(huì)受到其本身特性和地理位置等因素的影響。若預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，則會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行人員執(zhí)行調(diào)度計(jì)劃的難度增大。以風(fēng)電為例，當(dāng)分布式電源大規(guī)模接入時(shí)，由于其接入點(diǎn)附近的風(fēng)力資源不穩(wěn)定，風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫等氣候條件與負(fù)荷特性的匹配程度不高，導(dǎo)致分布式電源對(duì)負(fù)荷預(yù)測(cè)的影響較大。若預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況存在偏差，則會(huì)增加電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的難度。例如，某個(gè)地區(qū)的風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模為100萬kW，而該地區(qū)負(fù)荷全年總用電量只有20 萬kW 左右，則可能影響該地區(qū)配網(wǎng)潮流分布計(jì)算。再如分布式電源裝機(jī)容量為200 萬kW，而當(dāng)?shù)刎?fù)荷全年總用電量為40 萬kW 左右，則分布式電源接入點(diǎn)附近的負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果將對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行產(chǎn)生較大影響[2]。

1.2 增加調(diào)控運(yùn)行的難度

由于分布式電源規(guī)模小、分布廣且發(fā)電功率波動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，導(dǎo)致其并網(wǎng)點(diǎn)無法像傳統(tǒng)電廠一樣具備集中調(diào)度功能。同時(shí)，分布式電源自身運(yùn)行特點(diǎn)不適合傳統(tǒng)意義上的調(diào)度模式。此外，分布式電源容量小且發(fā)電功率波動(dòng)大，對(duì)系統(tǒng)調(diào)度容易產(chǎn)生直接影響，目前缺乏應(yīng)對(duì)的直接手段[3]。

由于分布式電源分散接入，使得負(fù)荷特性發(fā)生改變，調(diào)控人員很難準(zhǔn)確判斷用戶用電需求是否發(fā)生變化。例如，風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)與火電上網(wǎng)電價(jià)的差價(jià)較大，風(fēng)電機(jī)組出力大時(shí)，可以將其接入配網(wǎng)系統(tǒng)中，但是若接入的風(fēng)電機(jī)組出力較小，則難以將其接入配網(wǎng)系統(tǒng)中。這就要求調(diào)控人員結(jié)合配網(wǎng)潮流分布情況，準(zhǔn)確判斷用戶用電需求是否發(fā)生變化，以確定是否需要調(diào)整配網(wǎng)潮流分布。由于分布式電源對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行產(chǎn)生了較大影響，在不增加調(diào)控人員數(shù)量和工作強(qiáng)度的前提下，需要提高對(duì)分布式電源的重視程度，加大電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行管理力度，提高對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的要求，充分發(fā)揮分布式電源對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的積極作用。此外，應(yīng)加大對(duì)分布式電源的監(jiān)管力度，確保分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后不出現(xiàn)供電質(zhì)量問題。

1.3 加劇配網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

隨著分布式電源接入配網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，在不增加調(diào)控人員數(shù)量和工作強(qiáng)度的前提下，需要提高對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的要求。若不能及時(shí)掌握配網(wǎng)潮流分布情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問題，則可能引發(fā)大面積停電事故。例如，某地區(qū)在分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，導(dǎo)致該地區(qū)配網(wǎng)系統(tǒng)潮流分布計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在明顯偏差，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決該問題，則可能引發(fā)大面積停電事故[4]。

1.4 影響配網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行

分布式電源被大量接入配電網(wǎng)后，會(huì)產(chǎn)生大量無功功率和諧波分量等，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來影響。分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，其所產(chǎn)生的電壓偏差會(huì)通過不同的方式影響配網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行。例如，當(dāng)分布式電源接入配網(wǎng)系統(tǒng)后，配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓偏差可能通過低壓側(cè)電流互感器、低壓側(cè)電抗器以及高壓側(cè)電壓互感器等設(shè)備傳播至低壓側(cè)電流互感器、電抗器以及高壓側(cè)電壓互感器等，進(jìn)而影響配網(wǎng)繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)行[5]。由于分布式電源以間歇式電源為主，其輸出功率的隨機(jī)性以及電壓和頻率的波動(dòng)性導(dǎo)致其不能像傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)那樣適應(yīng)大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的功率輸出特性要求。同時(shí)，分布式電源自身的運(yùn)行特性會(huì)對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置造成影響。

1.5 影響投資成本和維護(hù)費(fèi)用

分布式電源相對(duì)于傳統(tǒng)大電網(wǎng)而言，具有投資成本低、建設(shè)周期短、并網(wǎng)靈活等優(yōu)勢(shì)，因而其發(fā)展迅速并成為當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展的重要組成部分。然而，由于其自身特點(diǎn)以及電網(wǎng)接入條件限制等，使其投資成本和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較高，甚至?xí)霈F(xiàn)投資成本大于維護(hù)費(fèi)用的情況。

1.6 影響電壓穩(wěn)定性

分布式電源接入電網(wǎng)后，負(fù)荷的波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電壓質(zhì)量產(chǎn)生影響。分布式電源輸出功率隨時(shí)間變化，光伏電站還會(huì)受到外界環(huán)境影響，對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起到放大作用。配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，接入分布式電源后會(huì)產(chǎn)生各種類型的擾動(dòng)，增加了配電網(wǎng)的不穩(wěn)定性。某地區(qū)各電壓等級(jí)分布式光伏的占比情況如圖1所示。隨著當(dāng)?shù)胤植际焦夥b機(jī)容量持續(xù)提升，導(dǎo)致在光伏出力過程中對(duì)電網(wǎng)的不良影響（削峰狀況）愈發(fā)惡劣。同時(shí)，由于分布式電源分布在用戶附近，如果發(fā)生故障，則容易導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大或影響用戶正常用電等情況。此外，分布式電源自身存在一些安全穩(wěn)定問題，可能帶來其他不利影響，如對(duì)系統(tǒng)短路電流超標(biāo)、繼電保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)以及拒報(bào)等安全問題存在一定風(fēng)險(xiǎn)。分布式電源規(guī)模小、容量小，其分散接入造成局部區(qū)域電壓波動(dòng)、局部區(qū)域電網(wǎng)電壓嚴(yán)重失穩(wěn)等問題也不容忽視[6]。

圖1 各電壓等級(jí)分布式光伏的占比

1.7 對(duì)電能質(zhì)量及重合閘造成影響

分布式電源自身功率因數(shù)較低，且電壓幅值較高，因此并不能有效提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量及重合閘還會(huì)造成一些影響。

（1）由于分布式電源接入后會(huì)造成配電網(wǎng)的潮流分布發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)電能質(zhì)量造成影響，具體表現(xiàn)為降低電壓的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)不能及時(shí)切除故障。同時(shí)，由于分布式電源接入配電網(wǎng)后會(huì)帶來一定的諧波污染問題，這些諧波會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)造成干擾。分布式電源接入配電網(wǎng)后會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，具體表現(xiàn)為降低了配電系統(tǒng)的功率因數(shù)、使電壓幅值發(fā)生變化等。在這些影響因素的作用下，會(huì)使配電網(wǎng)中重合閘出現(xiàn)較大誤差，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

（2）分布式電源接入配電網(wǎng)后會(huì)導(dǎo)致重合閘出現(xiàn)較大誤差。重合閘是配電系統(tǒng)中十分重要的操作，可以有效提高供電可靠性。在實(shí)際工作中，由于配電網(wǎng)中的故障大多由分布式電源引起，在分布式電源接入配電網(wǎng)后，如果發(fā)生故障時(shí)不能及時(shí)切除，則會(huì)導(dǎo)致重合閘出現(xiàn)較大誤差，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的正常運(yùn)行[7]。

2 優(yōu)化調(diào)控運(yùn)行的措施

2.1 做好電網(wǎng)規(guī)劃

合理規(guī)劃是做好電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)本地電網(wǎng)特點(diǎn)，明確配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)分布式電源接入點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇和配置。在滿足當(dāng)?shù)毓╇娦枨蟮那闆r下，盡量利用本地資源優(yōu)勢(shì)發(fā)展可再生能源發(fā)電，充分利用現(xiàn)有輸電線路資源，并將分布式電源接入點(diǎn)與重要負(fù)荷進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)規(guī)劃，盡量避免出現(xiàn)分布式電源接入點(diǎn)過多或者過少的情況。同時(shí)，為了提高分布式電源接入點(diǎn)位置的合理性，應(yīng)合理安排配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中可采用多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)和放射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將分布式電源接入點(diǎn)盡可能地分散在不同位置，減少分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行帶來的不利影響。

2.2 加強(qiáng)與發(fā)電企業(yè)的溝通和協(xié)調(diào)

一方面，應(yīng)加強(qiáng)與電網(wǎng)企業(yè)的協(xié)調(diào)，明確分布式電源接入電網(wǎng)后的調(diào)控運(yùn)行模式和相應(yīng)要求，以保證調(diào)度部門的調(diào)控指揮能夠有效執(zhí)行。另一方面，應(yīng)加強(qiáng)與發(fā)電企業(yè)的溝通和協(xié)調(diào)，在確保安全的前提下盡量減少分布式電源并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成的影響。

2.3 充分利用新技術(shù)與新設(shè)備

隨著通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，可以通過建立覆蓋整個(gè)調(diào)度范圍、與電網(wǎng)調(diào)度相結(jié)合的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)分布式電源的集中監(jiān)控、管理以及調(diào)度。例如，在實(shí)現(xiàn)分布式電源監(jiān)控時(shí)可以采用基于傳感器信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅能滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，還能解決數(shù)據(jù)采集問題。

隨著智能電網(wǎng)和智能用電技術(shù)的發(fā)展，分布式電源的并網(wǎng)管理將越來越嚴(yán)格，對(duì)分布式電源的運(yùn)行方式將提出更高要求。因此，應(yīng)大力發(fā)展新技術(shù)、新設(shè)備，提高智能電網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化水平，同時(shí)應(yīng)加快分布式電源監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)。而這些新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用能在一定程度上解決傳統(tǒng)配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行中存在的一些問題。例如，可以使用光纖復(fù)合開關(guān)作為配電網(wǎng)中分布式電源接入點(diǎn)的開關(guān)，通過在不同位置設(shè)置光纖復(fù)合開關(guān)，在一定限度上解決了分布式電源接入點(diǎn)分布較廣的問題。同時(shí)，可以使用基于無線局域網(wǎng)技術(shù)的智能分布式電源監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)分布式電源和配電網(wǎng)中各種設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，有效提高配電網(wǎng)的調(diào)控運(yùn)行水平。

2.4 建立健全相關(guān)法律法規(guī)

隨著分布式電源的不斷發(fā)展，分布式電源接入配電網(wǎng)也隨之增加，但與之相對(duì)應(yīng)的法律法規(guī)卻沒有及時(shí)建立和健全，這就導(dǎo)致在實(shí)際工作中出現(xiàn)了很多問題，影響了配電網(wǎng)的安全運(yùn)行和調(diào)控運(yùn)行水平。因此，為了解決分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行帶來的不利影響，必須建立健全的相關(guān)法律法規(guī)，盡快出臺(tái)相應(yīng)的法律法規(guī)和政策文件，以確保分布式電源接入配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行工作的順利開展。

2.5 加強(qiáng)對(duì)分布式電源的管理

在制定和完善相關(guān)法律法規(guī)、政策的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)分布式電源的管理。例如，制定統(tǒng)一規(guī)范的分布式電源接入標(biāo)準(zhǔn)、并網(wǎng)規(guī)范以及管理辦法等；明確分布式電源并網(wǎng)的準(zhǔn)入條件和并網(wǎng)要求；嚴(yán)格對(duì)接入系統(tǒng)的審批和驗(yàn)收工作；建立完善并網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)及監(jiān)測(cè)管理體系等。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)分布式電源在電力市場(chǎng)中應(yīng)用的管理，提高電力市場(chǎng)運(yùn)行效率和質(zhì)量。

2.6 嚴(yán)格把控并網(wǎng)光伏電源設(shè)備安全

分布式光伏電源在電網(wǎng)中的大量接入給配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行帶來了新的問題，但分布式光伏電源在電網(wǎng)中的大量接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行產(chǎn)生的不利影響無法回避，因此如何更好地解決這些問題就成了目前電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行工作中面臨的重大問題。對(duì)此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)光伏電源設(shè)備的質(zhì)量控制，定期對(duì)光伏電源設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，確保其質(zhì)量合格。另外，對(duì)于分布式電源接入配電網(wǎng)后所引起的一系列問題應(yīng)從各方面進(jìn)行嚴(yán)格把控，不僅要對(duì)光伏電源設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，還應(yīng)嚴(yán)格把控并網(wǎng)光伏電源設(shè)備的安全，做好監(jiān)督工作，確保配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行能夠安全、高效地運(yùn)行。

2.7 強(qiáng)化設(shè)備檢修管理并科學(xué)配置保護(hù)裝置

對(duì)于配電網(wǎng)中分布式電源接入點(diǎn)的保護(hù)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的保護(hù)類型，并充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)中各種設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，從而提高配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行水平。首先，要強(qiáng)化對(duì)配電網(wǎng)中各種設(shè)備的檢修管理工作，提高設(shè)備的檢修質(zhì)量，同時(shí)要強(qiáng)化設(shè)備管理人員的管理意識(shí)和責(zé)任意識(shí)。其次，要根據(jù)分布式電源接入點(diǎn)的特點(diǎn)來科學(xué)配置保護(hù)裝置，對(duì)不同的分布式電源接入點(diǎn)選擇不同的保護(hù)類型和配置方式。例如，采用不同類型的光纖復(fù)合開關(guān)作為分布式電源接入點(diǎn)的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源的控制和保護(hù)。

3 結(jié) 論

隨著我國(guó)可再生能源的不斷發(fā)展，分布式電源已成為配電網(wǎng)發(fā)展的重要力量，但分布式電源的大量接入給配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行帶來了新的問題，如何充分利用分布式電源特點(diǎn)解決其對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行造成的不利影響成為了新的挑戰(zhàn)。文章主要從分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的影響以及需要采取的優(yōu)化措施進(jìn)行分析探討，并提出一些解決措施，希望能為進(jìn)一步完善配電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行提供借鑒。