分布式電源對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響

于希軍　蓋鵬宇　劉玉華

[摘要]隨著分布式電源被越來越廣泛的關(guān)注，分布式電源在電網(wǎng)調(diào)度中的優(yōu)勢(shì)逐漸凸顯。文章對(duì)分布式電源以及其特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，從并網(wǎng)運(yùn)行這一角度出發(fā)，并分別從電網(wǎng)調(diào)度的各個(gè)方面及環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析，包括系統(tǒng)穩(wěn)定性、電網(wǎng)頻率以及電壓等等，充分表明利用分布式電源接入電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)所帶來的積極影響。

[關(guān)鍵詞]分布式電源；電網(wǎng)調(diào)度；系統(tǒng)穩(wěn)定性

引言：

當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度已然形成了智能電網(wǎng)大環(huán)境的局面，而分布式電源依賴其自身所具有的優(yōu)點(diǎn)而被給予重視并廣泛應(yīng)用，例如，安裝過程方便、接八方式較為靈活以及接入環(huán)境友好等等。分布式發(fā)電中利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電的特點(diǎn)，能夠有效的幫助電網(wǎng)環(huán)節(jié)關(guān)于能源的矛盾，且有助于節(jié)能減排，達(dá)到改善環(huán)境的目的?，F(xiàn)今，隨著越來越大規(guī)模的分布式電源接入了電網(wǎng)中，對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度的影響不斷增加，因此，如何保證電網(wǎng)調(diào)度的管理模式能夠適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行所要求的安全性以及穩(wěn)定性是一個(gè)亟需解決的問題。文章在這一背景下，對(duì)分布式電源進(jìn)行介紹，并分析了其對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響。

一、分布式電源介紹

1.1分布式電源概念

分布式電源指的是分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在用戶現(xiàn)場(chǎng)或選擇在較為接近用電現(xiàn)場(chǎng)的地方，由用戶或是獨(dú)立發(fā)電商自行的進(jìn)行容量較小的發(fā)電機(jī)組的配置和投資，才能滿足用戶的特定需求?？梢元?dú)立的通過公共網(wǎng)絡(luò)直接的向用戶供電，也可以通過接入電網(wǎng)的方式共同向用戶進(jìn)行供電。

1.2分布式電源種類

當(dāng)前，被較為廣泛的采用的分布式電源主要是太陽(yáng)能的光伏發(fā)電、小水電以及生物質(zhì)能的發(fā)電等等。生物質(zhì)能的發(fā)電方式通常是采用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)以及往復(fù)式的發(fā)電機(jī)等來進(jìn)行發(fā)電，可將其視為較特殊的一個(gè)小火電機(jī)組，其發(fā)電過程具有可控性。太陽(yáng)能光復(fù)的發(fā)電系統(tǒng)具有直接向特定的用戶或是電網(wǎng)送電的功能，一定程度上將電力系統(tǒng)所具有的可靠性大大提高，但該設(shè)備會(huì)受到自然環(huán)境的影響，當(dāng)然也會(huì)出先設(shè)備故障，影響了該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率的穩(wěn)定性。小水電站依賴水流量發(fā)電，因此其發(fā)電量是不確定的，雨水量隨著季節(jié)變換而不同，因此小水電站也應(yīng)當(dāng)根據(jù)季節(jié)變換以及水流量變化的規(guī)律來進(jìn)行發(fā)電量的調(diào)整。風(fēng)力發(fā)電具有的主要優(yōu)勢(shì)是能夠替代部分的常規(guī)發(fā)電組來進(jìn)行供電，可以達(dá)到節(jié)約燃料的目的，但風(fēng)力發(fā)電同樣也依賴于風(fēng)速，因此，其發(fā)電過程也是具有隨機(jī)性以及間歇性的，同時(shí)具有較差的可控性。

二、分布式電源對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響

2.1發(fā)電計(jì)劃以及其調(diào)度

對(duì)分布式電源根據(jù)其發(fā)電功率的可控性，可以分為可控的和不可控的兩大類，前者主要包括生物質(zhì)能的發(fā)電；后者則主要指依賴于自然能源進(jìn)行發(fā)電，包括風(fēng)力、水力發(fā)電等等。對(duì)于發(fā)電功率是可控的部分分布式電源，一般來說都可以采用類似于傳統(tǒng)火電的汽輪機(jī)來進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電功率可以進(jìn)行調(diào)控。由于其可以直接作為負(fù)負(fù)荷接入電網(wǎng)當(dāng)中，因此對(duì)發(fā)電計(jì)劃以及其調(diào)度具有的影響也較小。不可調(diào)控的分布式電源，一般來說指的是風(fēng)力、水力、光照發(fā)電等，較容易收到氣象環(huán)境以及水文條件等等環(huán)境因素的影響，所以具有較強(qiáng)的隨機(jī)性以及波動(dòng)性，可預(yù)測(cè)性較差。此類分布式電源的發(fā)電功率是及其不穩(wěn)定的，極大程度上增加了接入電網(wǎng)的負(fù)荷所具有的波動(dòng)性。因此，不可調(diào)控的分布式電源其預(yù)測(cè)經(jīng)度較差，在相當(dāng)程度上對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷特性造成影響，給電網(wǎng)調(diào)度增加了難度。

2.2電網(wǎng)的備用容量

只有當(dāng)電網(wǎng)中所接入的分布式電源其功率的波動(dòng)特性以及電網(wǎng)負(fù)荷所具有的波動(dòng)性保持一致時(shí)候，分布式電源有效發(fā)揮其自然調(diào)峰的功能；相反，則會(huì)大大增加電網(wǎng)中的調(diào)峰問題。分布式電源進(jìn)行并網(wǎng)之后，分布式電源的調(diào)峰來自于電網(wǎng)總得可用調(diào)峰容量以及用于平衡負(fù)荷的波動(dòng)的備用容量之間的差值。因此，若電網(wǎng)中分布式電源其備用容量是有限的，無法對(duì)功率波動(dòng)進(jìn)行完全平衡時(shí)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)分布式電源其滲透率進(jìn)行限制。一般來說，分布式電源在接入電網(wǎng)過程中的波動(dòng)是由于風(fēng)力、小水電等發(fā)電所引起的，而輸出功率以及電流的波動(dòng)相對(duì)于電網(wǎng)來說是具有隨機(jī)性的，最嚴(yán)重時(shí)，所有分布式電源的裝機(jī)容量同等大小的功率會(huì)全部投入。因此，若要接入數(shù)量較多的分布式電源，應(yīng)當(dāng)對(duì)相應(yīng)配備的備用電源進(jìn)行配備，以便發(fā)電以及符合需求，在出現(xiàn)功率波動(dòng)時(shí)，能被有效平衡，保障整個(gè)電網(wǎng)能夠穩(wěn)定安全的運(yùn)行。

三、分布式電源對(duì)電網(wǎng)性能的影響

3.1系統(tǒng)穩(wěn)定性

當(dāng)較多的分布式電源同時(shí)接入電網(wǎng)中時(shí)，電壓穩(wěn)定性若降低，一般來說是由于對(duì)無功功率具有需求。當(dāng)前分布式的風(fēng)電場(chǎng)以及小水電可以視作正的無功負(fù)荷，若其容量較大，但具有的對(duì)無功的控制能力較欠缺時(shí)，就會(huì)對(duì)電壓穩(wěn)定性造成影響，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓崩潰。由于分布式的電源在并網(wǎng)后可能將配電網(wǎng)的功率流向以及潮流分布進(jìn)行改變，而在既有電網(wǎng)的規(guī)劃以及設(shè)計(jì)過程中并未對(duì)這一問題進(jìn)行考慮。因此，分布式電源的功率逐漸注入的過程中，分布式電源其附近的局部電網(wǎng)所具有的電壓以及聯(lián)絡(luò)線的功率都極有可能超出安全限制范圍，而對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。并且，隨著分布式電源的裝機(jī)容量在整個(gè)系統(tǒng)中所占的比例在不斷地增加，其輸出的不穩(wěn)定性對(duì)于電網(wǎng)功率的沖擊也在不斷的增加，對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)具有的穩(wěn)定性的影響也愈加明顯，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)完全失去動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定性，整個(gè)系統(tǒng)瓦解。

3.2電網(wǎng)頻率

在電網(wǎng)調(diào)頻方面，若不可調(diào)控的分布式電源在整個(gè)電網(wǎng)的裝機(jī)容量中占據(jù)較小的比重，則注入功率產(chǎn)生的波動(dòng)對(duì)于電網(wǎng)頻率來說具有較微弱的影響，但若分布式電源的數(shù)量及規(guī)模不斷增加，則規(guī)模較大的功率波動(dòng)對(duì)于系統(tǒng)調(diào)頻來說會(huì)增加其難度，同時(shí)，對(duì)于分布式電源其運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生影響。另外，若分布式電源通過微網(wǎng)或是虛擬電廠的形式形成了孤立電網(wǎng)，對(duì)于孤立系統(tǒng)的電網(wǎng)頻率都會(huì)產(chǎn)生影響。

3.3電壓

分布式電源接入電網(wǎng)中，會(huì)給配電網(wǎng)能否安全可靠的運(yùn)行帶來了更多的干擾因素，分布式電源無論是啟停還是故障等都會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓造成影響。同時(shí)，分布式電源的介入位置也將對(duì)配電網(wǎng)電壓造成影響，因?yàn)榉植际诫娫吹慕尤胛恢糜兴煌?，則線路的總電壓損耗也不相同，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓也會(huì)受到影響。因此，在配電網(wǎng)調(diào)度過程中，調(diào)度人員較難對(duì)分布式電源其投入時(shí)間以及退出時(shí)間等進(jìn)行監(jiān)控，要對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)控是較為困難的。同樣，在規(guī)模較大的分布式電源在電網(wǎng)中接入后，配電網(wǎng)饋線中傳輸功率會(huì)隨之減小，導(dǎo)致饋線各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓不斷抬高。

3.4電能質(zhì)量

風(fēng)力發(fā)電以及太陽(yáng)能發(fā)電等等發(fā)電方式其輸出的電能是具有間歇性的，可能引起電壓的波動(dòng)，若是采用逆變器并網(wǎng)方式的分布式電源，也不能避免向電網(wǎng)輸入諧波電流，導(dǎo)致電壓的輸出波形出現(xiàn)畸變甚至失真。分布式電源對(duì)于電能的質(zhì)量是有影響的，其影響程度是與電源類型、控制方式、位置以及短路容量等等因素相關(guān)的。且若分布式電源的容量若不斷增大，對(duì)于電能質(zhì)量也會(huì)造成更大的影響。

四、結(jié)語(yǔ)

分布式電源有著種類較多、形式多樣、其具有的特點(diǎn)也不同，但不同的分布式電源對(duì)于電網(wǎng)調(diào)度的各個(gè)方面的工作都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。因此，如何妥善的安排分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的位置、數(shù)量以及規(guī)模等等是需要進(jìn)行研究的一個(gè)重要課題，期望在不斷的發(fā)展及研究過程中，能夠找到更優(yōu)良的方式，來控制分布式電源對(duì)電網(wǎng)調(diào)度造成的影響，并帶來良好的電網(wǎng)效益。