大規(guī)模分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響

郭黎

摘 要

為充分運用分布式電源，協(xié)調(diào)大電網(wǎng)與分布式電源之間在可控性、易用性之間的矛盾，發(fā)揮分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來的價值和效益，研究分布式電源并網(wǎng)技術(shù)，做好分布式電源規(guī)劃與電網(wǎng)規(guī)劃的銜接有著積極的意義。本文對分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響進行了探討。

【關(guān)鍵詞】分布式電源 配電網(wǎng)

分布式電源是當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)的新興產(chǎn)業(yè)，是隨著可再生能源的發(fā)展而在新能源界興起的新型技術(shù)，同時也是未來能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。分布式電源，主要是指在用戶所在場地或附近建設(shè)安裝、運行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)，且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的發(fā)電設(shè)施或有電力輸出的能量綜合梯級利用多聯(lián)供設(shè)施；包括太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、資源綜合利用發(fā)電等。分布式電源作為一種依托于新能源發(fā)展起來的發(fā)電模式，具有一定的優(yōu)勢和科學(xué)性，能夠積極優(yōu)化調(diào)節(jié)供電結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)供電模式的弊端，是我國調(diào)整能源消費結(jié)構(gòu)、履行碳排放承諾、促進經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

1 分布式電源的應(yīng)用

1.1 節(jié)省電網(wǎng)投資，降低電能消耗，促進環(huán)保事業(yè)發(fā)展

分布式電源多是利用風(fēng)能、太陽能等自然能源，能夠就地取材，這就大大降低了電網(wǎng)建設(shè)成本低，減少了傳輸過程中電能的消耗和浪費，同時實現(xiàn)了環(huán)保的要求，對于地區(qū)的低碳經(jīng)濟和循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展有著很好的促進作用。

1.2 提高電力系統(tǒng)可靠性，實現(xiàn)能源多類利用，穩(wěn)定電力供應(yīng)

從以往國內(nèi)外眾多的電力事故來看，一定范圍內(nèi)的停電事故是永遠存在的。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時，分布式發(fā)電系統(tǒng)可以保持正常運行，維持正常的電力供應(yīng)，從而提高了供電系統(tǒng)的安全性和可靠性。此外，分布式電源的電力供應(yīng)能源有天然氣、風(fēng)力、太陽能等多種類型，這就實現(xiàn)了能源的多類利用，促進能源利用率的提高和能源利用結(jié)構(gòu)的合理調(diào)整。

1.3 調(diào)節(jié)電力高峰，滿足電力市場需要，促進智能電網(wǎng)建設(shè)

隨著經(jīng)濟水平的提高，家家戶戶都有了各種各樣的電器，其中不乏大功率電器，比如空調(diào)、電冰箱和電暖器等，這就造成冬夏兩季成為電力負荷的高峰時期。而采用分布式電源和傳統(tǒng)電力供應(yīng)相結(jié)合的方式，可以良好地解決解決這個問題，良好地調(diào)節(jié)電力高峰，促進國家電網(wǎng)的建設(shè)，滿足市場的需求。

2 分布式電源對配電網(wǎng)的影響

要想讓分布式電源在發(fā)揮巨大優(yōu)勢的同時，安全接入電網(wǎng)，形成新的保護策略是勢在必行的。整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是保障分布式電源有效發(fā)展的前提，要加強對配電網(wǎng)的影響研究。

2.1 分布式電源對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式電源的接入，將會直接影響到系統(tǒng)負荷的增長模式，原有配電系統(tǒng)的負荷預(yù)測和規(guī)劃面的不確定性在一定程度上得以提高，進而影響配電網(wǎng)規(guī)劃的合理性。 在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于本身的節(jié)點數(shù)量比較多，進而導(dǎo)致配電系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)量較多的分布式發(fā)電機節(jié)點，在一定程度上大大增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案的難度。 電網(wǎng)位置的不確定性受接入分布式電源的的影響將會增大，變壓器容量、分接開關(guān)調(diào)壓范圍、線路輸送容量等內(nèi)容的配電網(wǎng)合理規(guī)劃的難度在一定程度上受這種不確定性的影響將會明顯增加。對含多種類型分布式電源接入的配電網(wǎng)，對各種類型電源的協(xié)調(diào)使用成為解決問題的關(guān)鍵所在。

2.2 分布式電源接入對配電網(wǎng)可靠性的影響

在配電系統(tǒng)中，如果分布式電源作為備用電源使用，在電網(wǎng)供電能力不足的情況下，分布式電源通過向外送電，配電網(wǎng)的過負荷和堵塞就可以部分消除，配電網(wǎng)的裕度就可以增加。當(dāng)分布式電源與系統(tǒng)電源并網(wǎng)運行，配電網(wǎng)運行的可靠性、穩(wěn)定性在自身穩(wěn)定性、可靠性和運行經(jīng)驗等因素的影響下面臨嚴峻的考驗。分布式電源接入配電系統(tǒng)之后，孤島運行將可能會成為一種新的運行方式。所謂“孤島”是指無論是主配電網(wǎng)，還是分布式電源，當(dāng)其中的任一開關(guān)出現(xiàn)跳閘，分布式電源與主配電網(wǎng)解列后，依然能夠向獨立的配電網(wǎng)進行供電，滿足用戶的用電需要，進而形成孤島運行狀態(tài)。分布式電源的獨立運行在孤島狀態(tài)，電壓和頻率得不到有效控制，所提供的電能可能會發(fā)生無法滿足電力用戶需求的情況，負荷可能出現(xiàn)的供需不平衡將嚴重損害電能質(zhì)量。此時由分布式電源供電的線路電壓會慢慢衰減，從而造成電力用戶電壓過低，在一定程度上會損傷用戶的用電設(shè)備和配電網(wǎng)設(shè)備。

2.3 分布式電源接入對配電網(wǎng)網(wǎng)損的影響

在配電網(wǎng)中接入分布式電源后，配電系統(tǒng)成為由用戶互聯(lián)，以及多電源組成的弱環(huán)網(wǎng)絡(luò)。進而使得配電網(wǎng)的原有結(jié)構(gòu)和分布發(fā)生明顯的變化，同時也將難以預(yù)測大小和方向，使得配電網(wǎng)的網(wǎng)損發(fā)生變化。分布式電源接入電網(wǎng)并不能確保電網(wǎng)損耗的降低，電網(wǎng)損耗將會受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電壓等級等因素的直接影響。當(dāng)然，分布式電源的不適當(dāng)布點接入，沒有對發(fā)電出力進行控制，出現(xiàn)隨意開?，F(xiàn)象，這一切都會增加電網(wǎng)損耗，使得電能質(zhì)量下降。

2.4 分布式電源接入對配電網(wǎng)繼電保護的影響

降低原有的繼電保護裝置靈敏度，甚至出現(xiàn)拒動故障。流過饋線繼電器的電流因分布式電源產(chǎn)生的故障進而減小，速斷保護無法啟動，從而故障不能及時切除。導(dǎo)致配電系統(tǒng)的繼電保護裝置出現(xiàn)誤動作。分布式電源的接入直接影響電網(wǎng)短路電流的大小和流向，分布式電源所在的線路保護因相鄰饋線的故障，可能會發(fā)生誤動作，進而損壞設(shè)備。 改變了配電網(wǎng)的故障水平。配電網(wǎng)的故障水平受到分布式電源數(shù)量和種類的影響，將會出現(xiàn)提高或降低，故障電流在大容量的分布式電源的影響下，將會出現(xiàn)大幅度的變化。

2.5 分布式電源的接入影響配電網(wǎng)電壓的波動

在配電網(wǎng)中由于接入了分布式電源，在用戶端由于出現(xiàn)了電源，在一定程度上影響穩(wěn)態(tài)電壓的分布規(guī)律，例如，當(dāng)以異步發(fā)電機為主的風(fēng)電場并網(wǎng)運行時將會引起系統(tǒng)無功的變化，進而影響整個系統(tǒng)電壓。分布式發(fā)電功率隨機變化、分布式發(fā)電機隨意啟停，將會突然改變潮流分布和大小，因配電變壓器沒有有載調(diào)壓功能，配電網(wǎng)根本無法應(yīng)對這種因潮流突變而導(dǎo)致的電壓變化，將會引起電壓波動、電壓閃變等電能質(zhì)量問題。

3 結(jié)語

綜上，建設(shè)分布式電源方面的技術(shù)還在不斷發(fā)展中，分布式電源的正常應(yīng)用還處在不穩(wěn)定的時期，把分布式電源接入電網(wǎng)仍有很多尚未解決的問題。要想讓分布式電源在發(fā)揮巨大優(yōu)勢的同時，安全接入電網(wǎng)，形成新的保護策略是勢在必行的。整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行是保障分布式電源有效發(fā)展的前提，因此相關(guān)部門應(yīng)提出并實施相應(yīng)的解決方案，解決分布式電源接入電網(wǎng)的安全問題，使分布式電源在擁有安全保障的前提下為社會的可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻。

參考文獻

[1]梁有偉，胡志堅，陳允平.分布發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，27（12）：71-76.

[2]殷桂.分布式發(fā)電技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012（09）：78-82.

作者單位

中電投電力工程有限公司 上海市 200233