新能源接入對智能配電網(wǎng)的影響

楊德平 高偉 劉立偉 齊占宇

摘? 要：智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容之一是解決各種新能源的接入問題。風能、光伏、電動車充電站等新能源發(fā)、用電存在間歇性、波動性強，接入電網(wǎng)技術(shù)性能差和對電網(wǎng)注入諧波等一系列問題。本文主要介紹了風力、光伏發(fā)電、電動車充電站接入電網(wǎng)后對配電網(wǎng)的影響，希望可以通過建立智能配電網(wǎng)的模型，深入研究分析新能源供用電接入對智能配電網(wǎng)的綜合影響，實現(xiàn)對配電網(wǎng)各組件的監(jiān)控和最優(yōu)供用電組合。

關(guān)鍵詞：新能源;智能配電網(wǎng) 風力發(fā)電;光伏發(fā)電;電動車充電站

近年來，世界范圍內(nèi)能源危機日益加劇，能源的開采和使用加速了人類生存環(huán)境的惡化。人類必須在有限資源和環(huán)境保護要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟。因此，作為一次能源的最大使用者，電力行業(yè)綜合利用各種新能源具有非常重要的意義。由于新能源發(fā)電具有隨機性、波動性和間歇性，其接入電網(wǎng)會影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

一、新能源發(fā)電技術(shù)及其對智能配電網(wǎng)的影響

在可再生能源中，光伏發(fā)電和風力發(fā)電發(fā)展最快，世界各國都將其作為重要的發(fā)展方向。新能源的轉(zhuǎn)換、利用和并網(wǎng)運行技術(shù)，是世界各國智能電網(wǎng)技術(shù)的研究焦點。

（一）風力發(fā)電簡介。風力發(fā)電是目前新能源開發(fā)中技術(shù)最成熟、最具規(guī)?；虡I(yè)開發(fā)前景的發(fā)電方式。風力發(fā)電是利用天然風吹轉(zhuǎn)葉片，帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。其運行方式可分為獨立運行、并網(wǎng)運行、與其它發(fā)電方式互補運行如與柴油機組、與太陽能光伏發(fā)電、與燃料電池發(fā)電方式等互補等。

（二）光伏發(fā)電簡介。光伏發(fā)電是應(yīng)用太陽電池在受到太陽光照時產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，主要由光伏陣列、傳感器、儲能型蓄電池和充放電控制器、升壓電路、逆變器、濾波器和系統(tǒng)控制器等組成。

（三）新能源發(fā)電接入對電網(wǎng)的影響。新能源發(fā)電的目的是增加電力系統(tǒng)的電量，減少電力系統(tǒng)對一次能源的消耗。新能源發(fā)電具有間歇性、隨機性、可調(diào)度性差的特點。在電網(wǎng)接納能力不足的情況下，新能源發(fā)電并網(wǎng)會給電力系統(tǒng)帶來一些不利影響，存在的主要問題在眾多文獻中均有描述，現(xiàn)總結(jié)如下。

（1）對電能質(zhì)量的影響。風力發(fā)電和光伏發(fā)電受天氣影響均具有間歇性和波動性特點，且一般配有整流-逆變設(shè)備和大量的電力電子設(shè)備，會產(chǎn)生一定的諧波和直流分量。（2）對網(wǎng)損的影響。新能源接入配電網(wǎng)后，配電系統(tǒng)將由原有的單電源輻射式網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橛脩艋ヂ?lián)和多電弱環(huán)網(wǎng)絡(luò)[1]。電網(wǎng)的分布形式將發(fā)生根本性的變化，負荷大小和方向都很難預(yù)測。這使得網(wǎng)損不但與負載等因素有關(guān)，還與系統(tǒng)連接的電源具體位置和容量大小密切相關(guān)。（3）對配電網(wǎng)系統(tǒng)的實時監(jiān)控的影響?，F(xiàn)行的配電網(wǎng)是一個無源的放射形電網(wǎng)，信息采集、開關(guān)的操作、能源的調(diào)度等相應(yīng)比較簡單，其實施監(jiān)測、控制和高度是由供電部門統(tǒng)一來執(zhí)行的。新能源的接入使此過程復(fù)雜化，特別需要對新能源接入后可能出現(xiàn)的“孤島”現(xiàn)象進行監(jiān)測預(yù)防。（4）并網(wǎng)標準。目前，我國還沒有統(tǒng)一的關(guān)于新能源發(fā)電的并網(wǎng)標準，關(guān)于大中型新能源發(fā)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、電能質(zhì)量、電網(wǎng)調(diào)度和運行等的影響因素，以及電網(wǎng)接納能力等方面的技術(shù)問題尚沒有確切定論，對接入系統(tǒng)的有功/無功控制能力、電能質(zhì)量及低電壓穿越能力等的檢測手段也不完善，包括對控制器、逆變器、輸配電設(shè)備、雙向計量設(shè)備及系統(tǒng)安全性方面的檢測。

二、電動車充電設(shè)備及其對智能配電網(wǎng)的影響

（一）電動車充電設(shè)備簡介。目前新能源汽車主要有替代燃料汽車、電動汽車、燃料電池汽車三種。電動汽車在環(huán)保、清潔、節(jié)能等方面有明顯優(yōu)勢，成為了當代汽車的主要發(fā)展方向，是最有潛力的交通工具。

（二）電動車充電設(shè)備對智能配電網(wǎng)的影響。（1）對電能質(zhì)量的影響。電動車直流充電機采用電力電子技術(shù)、整流裝置等非線性設(shè)備，在實際使用過程中不可避免的產(chǎn)生諧波和無功電流，從而影響電能質(zhì)量。（2）對配電網(wǎng)的其他影響。電動車采用白天行駛、夜間充電的運行方式，有利于電網(wǎng)的峰谷平衡，改善電網(wǎng)負荷特點，減少為維持電網(wǎng)低負荷運轉(zhuǎn)而引起的調(diào)峰費用。

三、結(jié)語與展望

隨著微網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、微型風力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)以及新型濾波充電樁技術(shù)越來越成熟，未來的智能配電網(wǎng)必須可以兼容新能源，實現(xiàn)負荷側(cè)的交互，支持多元化電源的靈活接入和方便使用。首先，智能配電網(wǎng)可以利用太陽能光伏發(fā)電和微型風力發(fā)電不受地域限制的特點，實現(xiàn)新能源的即插即用，建立微型發(fā)網(wǎng)系統(tǒng)，組成微型電網(wǎng)，實現(xiàn)自發(fā)自用。其次，電動車特別是電動汽車產(chǎn)業(yè)雖然發(fā)展迅速，但普及率仍不高。

參考文獻：

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