分布式電源并網(wǎng)中電能質(zhì)量相關(guān)規(guī)范分析

靳印涵

【摘要】在電力系統(tǒng)不斷發(fā)展過程中，人們開始日趨關(guān)注分布式電源并網(wǎng)，我們結(jié)合西方發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，科學(xué)分析了分布式電源接入電網(wǎng)的相關(guān)規(guī)范，希望可以提供一些有價值的參考意見。

【關(guān)鍵詞】分布式電源；并網(wǎng)；電能質(zhì)量

近些年來，分布式電源受到了電力領(lǐng)域的普遍關(guān)注，具體來講，分布式電源指的是將較小的發(fā)電機組配置于用戶現(xiàn)場或者附近，促使用戶的電能質(zhì)量需求得到滿足，并且現(xiàn)存配網(wǎng)運行的經(jīng)濟性也可以得到保證。這些小的發(fā)電機組包括可再生能源和不可再生能源兩種，前者包括風(fēng)力、太陽能、生物質(zhì)等，后者則包括燃氣輪機、燃料電池等。

1、分布式電源與電網(wǎng)的連接方式

一是風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)方式：首先是同步發(fā)電機并網(wǎng)，將同步機給應(yīng)用過來，通常需要聯(lián)合逆變器，方可以促使控制和聯(lián)網(wǎng)得到實現(xiàn)；在電氣連接方式中，整流定子電流，借助于連接變壓器，來有效連接電壓源型逆變器和交流系統(tǒng)。

其次是異步發(fā)電機并網(wǎng)，這種方式通常會應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電中，但是因為有著較大的并網(wǎng)沖擊和較大的無功損耗，將異步方式應(yīng)用過來時，需要將靜止無功補償器給設(shè)置過來。

然后是雙饋發(fā)電機，本發(fā)電機的結(jié)構(gòu)類似于繞線式感應(yīng)電動機，在電網(wǎng)中直接接入其定子繞組，轉(zhuǎn)子繞組借助于低頻電源來將三相勵磁電流給供給出來。轉(zhuǎn)子繞組在通過三相低頻電流的過程中，會有低速旋轉(zhuǎn)磁場形成于轉(zhuǎn)子中，疊加磁場的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)速，就和定子的同步轉(zhuǎn)速相等。風(fēng)速改變時，就會改變機械轉(zhuǎn)速，那么轉(zhuǎn)子電流的頻率和旋轉(zhuǎn)磁場的速度也會發(fā)生變化，以便對電機速度的變化進行補償。因為雙饋發(fā)電系統(tǒng)使用了較小容量的電力電子變換裝置，可以靈活控制，那么就可以通過合理設(shè)計變換裝置，來降低并網(wǎng)沖擊和諧波水平。

二是光伏發(fā)電的并網(wǎng)方式：首先是工頻變壓器方式，光伏輸出要經(jīng)過平波逆變?yōu)V波之后，借助于工頻變壓器來連接系統(tǒng)。將工頻隔離應(yīng)用過來，直流偏磁得到了避免，諧波得到了顯著減少；其次是高頻連接方式，變壓器隔離掉高頻逆變之后的光伏輸出，之后借助于整流逆變來連接系統(tǒng)。因為這種電路將隔離變壓器設(shè)立了過來，主電網(wǎng)中就不會流入直流分量，直流偏磁現(xiàn)象不會出現(xiàn)，也可以更加方便的設(shè)計濾波器，沒有較高的諧波水平。最后是無變壓器方式，借助于升壓斬波器、逆變器等，直接連接到電力系統(tǒng)，不需要較高的造價成本，但是系統(tǒng)中可能會流入直流分量，因此，就需要專門分析直流問題（我這里只是介紹了并網(wǎng)方式，分析直流問題的話，還需要較大篇幅）。

2、分布式電源所接電網(wǎng)的形式和應(yīng)該考慮的問題

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，所聯(lián)電網(wǎng)的電壓等級、短路容量、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備以及電源性質(zhì)和容量等諸多因素都會影響到分布式電源并網(wǎng)的電能質(zhì)量。通常我們可以將其劃分為這些情況：

情況1：發(fā)電容量比容量水平1要小，考慮將分布式電源接入到380V/220V低壓配電網(wǎng)中，可以將三相方式或者單相方式的電源接線給應(yīng)用過來。情況2：發(fā)電容量比容量水平2要小，將分布式電源接入到中壓設(shè)備供電網(wǎng)中。中壓設(shè)備有3kV、6kV以及少量10kV供電電壓，線路將三相三線方式給應(yīng)用了過來。情況3：發(fā)電容量比容量水平3要小，將分布式電源接入到中壓輻射狀配電網(wǎng)中。在這種配電網(wǎng)中，從同一變電站母線引出多條饋線，各條出線有著有著較為緊密的相互作用。情況4：發(fā)電容量比容量水平大，將分布式電源接入到中壓電網(wǎng)中，但是不能采用輻射狀配電網(wǎng)，電網(wǎng)有10kV的電壓等級，將三相三線結(jié)構(gòu)給應(yīng)用了過來。其中，容量水平1至容量水平3為需要系統(tǒng)研究方可以確定，國外典型推薦值為容量水平1為50kW，容量水平2為2000kW，容量水平3為10000kW。

3、不同并網(wǎng)情況時的電能質(zhì)量規(guī)范考慮

情況1：借助于逆變裝置，來連接系統(tǒng)和分布式電源，因為存在著逆潮流，那么低壓用戶電壓偏差就可能會比規(guī)定值要大，就要求進相無功功率控制和出力控制功能是分布式電源所具備的。否則，為了滿足相關(guān)要求，需要對配網(wǎng)進行強化。但是部分分布式電源是不要這一點的，如單相三線、6kVA以下等。在連接系統(tǒng)時，如果采用的是自勵式逆變裝置，那么自動同期功能應(yīng)該是逆變裝置所具備的。如果將他勵式逆變裝置應(yīng)用過來，連接系統(tǒng)的過程中，并機造成的電壓暫降比某一數(shù)值要大，在百分之十以上時，就需要將限流電抗器給應(yīng)用過來。否則需要對配網(wǎng)進行增強，或者是將自勵式逆變裝置給應(yīng)用過來。如果連接系統(tǒng)采用的是同步發(fā)電機，那么就需要將阻尼繞組和自動同期檢測單元裝設(shè)于同步發(fā)電機中；連接系統(tǒng)采用的是異步發(fā)電機，如果并機導(dǎo)致的電壓暫降比某一數(shù)值要大，就需要對限流電抗器進行加設(shè)；否則就需要對配網(wǎng)進行強化，將同步發(fā)電機給應(yīng)用過來。

情況2：如果退出了發(fā)電設(shè)備，電網(wǎng)電壓波動偏差就可能會比規(guī)定值要大，那么自動負荷控制功能就應(yīng)該是分布式電源所具備的，否則為了促使電壓偏差問題得到解決，就需要對配網(wǎng)進行強化，對專用線路進行架設(shè)等。如果發(fā)電設(shè)備的逆潮流導(dǎo)致低壓電網(wǎng)有著較大的電壓偏差，那么自動電壓調(diào)整功能就應(yīng)該是分布式電源是具備的，否則就需要對配網(wǎng)進行強化，對專用線路進行架設(shè)等。如果連接系統(tǒng)時，采用的是同步發(fā)電機，那么就需要將阻尼繞組以及自動同期檢測單元裝設(shè)于同步發(fā)電機中。采用異步發(fā)電機來連接系統(tǒng)，如果電壓暫降比規(guī)定數(shù)值要大，那么就需要對限流電抗器進行加設(shè)。

情況3：如果退出了發(fā)電設(shè)備，系統(tǒng)有著較大的電壓偏差，那么自動負荷控制功能就應(yīng)該是分布式電源所具備的。連接系統(tǒng)時，采用的是同步發(fā)電機，那么就需要將阻尼繞組及自動同期檢測單元加設(shè)于同步發(fā)電機中；連接系統(tǒng)采用的是異步發(fā)電機，如果并機導(dǎo)致的電壓暫降比規(guī)定數(shù)值要大，那么就需要對限流電抗器進行加設(shè)；否則，就需要將同步發(fā)電機給應(yīng)用過來。

情況4：如果在系統(tǒng)中接入發(fā)電設(shè)備，導(dǎo)致有較大的系統(tǒng)電壓偏差，那么自動電壓調(diào)整功能就應(yīng)該是分布式電源所具備的；如果連接系統(tǒng)采用的是同步發(fā)電機，那么就需要將阻尼繞組及自動同期檢測單元加設(shè)于同步發(fā)電機中。連接系統(tǒng)采用的是異步發(fā)電機，并機導(dǎo)致的電壓暫降比規(guī)定數(shù)值要大，那么就需要將限流電抗器給加設(shè)過來，否則就需要將同步發(fā)電機給應(yīng)用過來。

其他需要考慮的問題：采用逆變器聯(lián)網(wǎng)方式，會有一定的諧波出現(xiàn)于電網(wǎng)中，那么就可以用普通的諧波負載看分布式電源。自勵式聯(lián)網(wǎng)方式提供的有源濾波功能有著優(yōu)異性能，因此，借助于自勵式逆變器，就可以對電網(wǎng)中其他非線性負荷給電網(wǎng)帶來的諧波電流進行減小。

4、結(jié)語

綜上所述，分布式電源可以有效補償集中供電，但是在具體實踐中，我們還需要對電能質(zhì)量相關(guān)規(guī)范進行考慮，如電壓偏差、電壓波動、功率因數(shù)等。我國在大規(guī)模推廣應(yīng)用分布式電源的過程中，就需要依據(jù)前瞻性的原則來構(gòu)建相關(guān)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，對電能質(zhì)量方面的規(guī)范積極制定，以便能夠順利發(fā)展我國分布式電源并網(wǎng)技術(shù)。

參考文獻

[1]韓民曉，劉勛.分布式電源并網(wǎng)中電能質(zhì)量相關(guān)規(guī)范探討[J].電力設(shè)備，2007，2（10）：123-125.

[2]韓民曉，代雙寅.分布式電源并網(wǎng)中電能質(zhì)量及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)探討[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2001，2（12）：99-101.

[3]朱永強，齊林，葉青.分布式電源并網(wǎng)電能質(zhì)量問題綜述[J].供用電，2014，2（2）：55-57.

[4]李凡光.面向分布式電源并網(wǎng)的電能質(zhì)量擾動定位與分類研究[J].上海電力學(xué)院，2013，2（10）：199-201.

[5]苗唯時，張建華，鄭云霞.分布式發(fā)電對配電系統(tǒng)的影響[J].陜西電力，2010，2（1）：166-168.