分布式電源入網(wǎng)對(duì)配網(wǎng)電壓質(zhì)量管理分析

蘇志斌

摘要：分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠降低網(wǎng)損，發(fā)揮能源的利用效率，然而新型電力能源在并入配電網(wǎng)系統(tǒng)以后，由于是新技術(shù)，在其應(yīng)用初期會(huì)遇到各種阻礙，這包括技術(shù)難題和供電商的抵觸情緒，但從長遠(yuǎn)的發(fā)展來講，這勢必是電力系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。文章闡述了分布式電源的概念及其優(yōu)缺點(diǎn)，隨后對(duì)其并入配電網(wǎng)系統(tǒng)帶來電壓質(zhì)量的影響進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：DG入網(wǎng)；分布式電源；配電網(wǎng)系統(tǒng)；穩(wěn)態(tài)電壓質(zhì)量；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM711 文章編號(hào)：1009-2374（2017）06-0197-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.098

人類的生產(chǎn)生活都離不開電力能源，然而因?yàn)榘l(fā)電引起的環(huán)境污染問題成為了全球關(guān)注的熱點(diǎn)，如何減少生產(chǎn)生活中的排污問題成為了當(dāng)前生產(chǎn)發(fā)展的基本目標(biāo)。傳統(tǒng)的火力發(fā)電方式會(huì)因?yàn)槠鋰?yán)重的排污量而逐漸被其他新型電力能源所取代，社會(huì)大力提倡風(fēng)能、太陽能等分布式發(fā)電方式，以減少用電造成的環(huán)境污染。

1 分布式電源的概念及其優(yōu)缺點(diǎn)

所謂的分布式電源，是指將發(fā)電設(shè)施直接布置在配電網(wǎng)附近或者是分布在負(fù)荷附近，使得發(fā)電更加高效、經(jīng)濟(jì)和可靠，這滿足了特定用戶的用電需求，也對(duì)已有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行較好的支持，所以又叫“分散式電源”。其發(fā)電的規(guī)模較小，通常在數(shù)千瓦到數(shù)十兆瓦之間。分布式電源的種類分為風(fēng)能、太陽能、燃料三種。通常分布式電源的并網(wǎng)形式分為直接連接到電網(wǎng)和通過電子設(shè)備連接入電網(wǎng)兩種形式。分布式是可以獨(dú)立運(yùn)行的，為范圍內(nèi)的用戶進(jìn)行獨(dú)立供電；分布式電源在獨(dú)立運(yùn)行的同時(shí)和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)之間安裝了自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。而分布式電源入網(wǎng)，與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，有兩種運(yùn)行方式：第一，對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸出電能；第二，不對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸出電能，這需要根據(jù)分布式電源的實(shí)際用途而定。

分布式電源的優(yōu)點(diǎn)是：第一，對(duì)于電力公司來講，分布式電源能夠減少輸電過程中的損耗，作為供電的后備電源，在擴(kuò)招電網(wǎng)時(shí)能夠減少經(jīng)濟(jì)投資；第二，對(duì)于用戶來講，分布式電源有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，將終端用戶的用電費(fèi)用進(jìn)行有效降低，并得到可靠性的供電，提高了電能質(zhì)量，采用可再生能源進(jìn)行發(fā)電，有利于環(huán)境保護(hù)。

分布式電源的缺點(diǎn)是：分布式電源入網(wǎng)將會(huì)影響到系統(tǒng)的網(wǎng)損電壓，降低電能質(zhì)量；在電力系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測、規(guī)劃以及運(yùn)行方面都存在較大的不確定性；分布式電源并網(wǎng)（DG）后，會(huì)影響到供電商的售電量，降低供電商的利益，使得供電商抵觸DG逆向售電策略。

2 分布式電源入網(wǎng)對(duì)配網(wǎng)電壓質(zhì)量管理的影響

2.1 對(duì)配電網(wǎng)的影響

當(dāng)前已有的配電網(wǎng)是一種輻射型線路網(wǎng)絡(luò)，供電線路是由電源指向用戶端。然而分布式電源并網(wǎng)后，供電線路會(huì)發(fā)生極大的改變，其線路會(huì)因?yàn)镈G而打亂其流向和大小。在配電網(wǎng)的安全方面，分布式電源并網(wǎng)會(huì)帶來局部配電網(wǎng)有源的局面，威脅到配電網(wǎng)的利益。在配電網(wǎng)繼電保護(hù)方面，分布式電源的并入將會(huì)對(duì)原有的保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生不正確的行為。在配電網(wǎng)調(diào)度方面，分布式電源接入會(huì)影響其運(yùn)行，這是由于利用新能源發(fā)電的分布式電源，特別是風(fēng)能電源的接入會(huì)影響到配電網(wǎng)的電壓控制，配電網(wǎng)的電壓會(huì)因?yàn)榉植际诫娫此诘刎?fù)荷的變化而產(chǎn)生變化，配電網(wǎng)的輸出電壓受到分布式電源的抑制，形成不協(xié)調(diào)的負(fù)荷運(yùn)行，影響配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。在配電網(wǎng)的可靠性評(píng)估方法方面，分布式電源接入能夠使得其容量范圍內(nèi)的負(fù)荷能夠持續(xù)供電，即孤島運(yùn)行，而不用再只有通過上級(jí)電網(wǎng)才能得到負(fù)荷，一旦上級(jí)電網(wǎng)的原件存在故障，分布式電源接入地可以采取孤島運(yùn)行的方式得到持續(xù)的供電。

所以，在DG并網(wǎng)前需要科學(xué)分析以上問題，提出積極應(yīng)對(duì)措施，保障能源得到有效、靈活的應(yīng)用，使得配電網(wǎng)系統(tǒng)得到安全可靠地運(yùn)行。

2.2 對(duì)穩(wěn)態(tài)電壓質(zhì)量的影響

當(dāng)接入分布式電源后，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)電壓分布形成影響。在負(fù)荷不變的情況下，DG并入會(huì)在不同程度上升高饋線各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的電壓。一方面，DG接入會(huì)將供電質(zhì)量和供電的可靠性進(jìn)行提高，當(dāng)配電網(wǎng)的關(guān)聯(lián)負(fù)荷較大時(shí)，可以將分布式電源投入使用，避免系統(tǒng)故障影響配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，保證及時(shí)、快速供電；另一方面，DG接入會(huì)對(duì)系統(tǒng)電壓造成閃變，分布式電源是因?yàn)殡娏κ袌鼋灰仔枨蟆乙?guī)定、自然條件、用戶需求而產(chǎn)生的，其不規(guī)則性會(huì)導(dǎo)致輸出功率的波動(dòng)，繼而影響配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)閃變情況，或者是在突變的輸出功率情況下，導(dǎo)致反饋電壓控制件與分布式電源之間彼此影響，從而出現(xiàn)電壓閃變，還有一個(gè)電壓閃變的原因是配電網(wǎng)負(fù)荷不能和分布式電源進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)行。在用戶控制分布式電源的啟動(dòng)與停運(yùn)的情況下，會(huì)造成配電網(wǎng)的電壓隨時(shí)產(chǎn)生波動(dòng)。由此需要對(duì)DG接入中不同的電壓的調(diào)節(jié)和控制方式制定控制手段與策略，保障分布式電源接入與配電網(wǎng)能夠相互配合。具體要考慮電壓驟降情況下分布式電源的有效性、安裝位置以及容量大小。在孤島運(yùn)行的電源切換中給用戶負(fù)荷的電壓閃變?nèi)胄羞M(jìn)行解決。而在電力電子型分布式電源中會(huì)有諧波污染，應(yīng)如何解決，從圖1中可以看出DG接入能夠明顯改善系統(tǒng)線路中的電壓分布。

從圖2中可以看到，DG接入位置不變，DG輸出總出力決定了電壓的支撐。滲透率隨著總出力的增多而增高，使得電壓支撐變大，并提高了整體電壓水平。此外，接入處能夠得到更好的電壓分布效果；越大容量的DG并入使得變電站調(diào)壓變得更難，在達(dá)到一定程度的DG容量時(shí)，就需要調(diào)整線路中調(diào)壓器。

圖2中，數(shù)值由大到小排列：1為100%；3為36%；6為22.6%；4為14.3%；5為11%；0為0%。

2.3 對(duì)繼電保護(hù)的影響

對(duì)于單端電源供電的配電網(wǎng)系統(tǒng)，線路中發(fā)生故障時(shí)使得供電只在一側(cè)的電源進(jìn)行，由此會(huì)在線路系統(tǒng)的一側(cè)設(shè)置繼電保護(hù)。當(dāng)并入分布式電源后，會(huì)改變原有的配電結(jié)構(gòu)。在發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)的電流會(huì)因?yàn)镈G并入而加大，而DG分流增加或減小故障電源電流，從而影響到繼電保護(hù)范圍和敏感度。

2.4 對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)可靠性影響

分布式發(fā)電的一次能源具備多樣化和不同的輸出性能，并入配電網(wǎng)后有間歇性和隨機(jī)性的輸出功率，對(duì)配電網(wǎng)的可靠性的評(píng)估指標(biāo)體系造成影響。第一，原有的配電網(wǎng)中有聯(lián)絡(luò)開關(guān)、分支線等元件，其平均修復(fù)時(shí)間、平均運(yùn)動(dòng)時(shí)間、故障率等可靠性指標(biāo)在DG接入后會(huì)發(fā)生改變；第二，原有配電系統(tǒng)中的平均供電可用率、停電持續(xù)時(shí)間、系統(tǒng)停電頻率等可靠性評(píng)估指標(biāo)值會(huì)在DG并入后被弱化；第三，DG接入將改變短路電流，會(huì)增加或減少網(wǎng)損，干擾電壓控制。

由此，需要提前對(duì)分布式電源的合理入網(wǎng)采取有效的控制措施，從而整體改善系統(tǒng)的電能質(zhì)量。在分布式電源并入時(shí)，需要考慮到系統(tǒng)故障如何解決的問題，使得整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保障。具體要將分布式電源和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化配置，將二者進(jìn)行統(tǒng)一控制，同時(shí)要對(duì)分布式電源的電力電子設(shè)備進(jìn)行合理控制，使得電網(wǎng)中的原有諧波得以改善，保障高電能質(zhì)量，這對(duì)系統(tǒng)的額外資金投入也極為有利。

3 結(jié)語

綜上所述，分布式電源有其獨(dú)特的提供電能的優(yōu)勢，但在并入配電網(wǎng)系統(tǒng)后，勢必會(huì)因?yàn)槎叩慕Y(jié)合形成一些總體供電方面的缺陷，如何在分布式電源并入配電網(wǎng)前考慮到更多解決二者融合后的技術(shù)解決方案，需要有關(guān)人員做好深入的分析研究，就分布式電源入網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響制定出合理的應(yīng)對(duì)方案，為可再生能源發(fā)電進(jìn)行廣泛的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 武祖林.淺析分布式電源接入對(duì)配網(wǎng)的影響[J].科技與企業(yè)，2013，（24）.

[2] 唐偉斌，彭靜海，童艷艷.分布式電源規(guī)劃與生產(chǎn)互助融合[J].化工管理，2016，（35）.

[3] 馬文峰.分布式電源配電系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014，（24）.

[4] 康錫石.分析分布式電源入網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)配網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響[J].電子測試，2016，（3）.

（責(zé)任編輯：小 燕）