分布式電源對(duì)配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響與改善

楊周陽 楊洪偉

摘 要：當(dāng)前，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模與電能消費(fèi)持續(xù)擴(kuò)大，且隨著電廠發(fā)電與供電方式的矛盾問題突出，分布式電源能夠有效緩解電力供需矛盾問題，通過合理的配網(wǎng)組合方式，能夠明顯改善供電電能智能。此次研究主要是探討分析分布式電源對(duì)配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響與改善，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

關(guān)鍵詞：分布式電源;配網(wǎng)供電;電壓質(zhì)量;影響與改善

由于傳統(tǒng)能源在未來將面臨資源枯竭問題，我國對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重視程度，以及電力系統(tǒng)運(yùn)行存在的弊端問題，從而導(dǎo)致多數(shù)學(xué)者開始研究分布式電源技術(shù)。大電網(wǎng)與分布式發(fā)電，特別是針對(duì)可再生能源的發(fā)電組合方式，被認(rèn)為是降低能耗和減少投資的重要方式。在配電網(wǎng)中，用電負(fù)荷的波動(dòng)性比較大，且由于不確定因素所導(dǎo)致的負(fù)荷變化，將會(huì)加大電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行難度。當(dāng)前在分析分布式電源對(duì)配電網(wǎng)供電電壓質(zhì)量影響時(shí)，需要應(yīng)用到剛性率和短路比方式評(píng)估，采用仿真模型驗(yàn)證評(píng)估方法的可行性。需要注意的是，配電網(wǎng)供電質(zhì)量會(huì)對(duì)供電安全性造成嚴(yán)重影響，因此為了更好地處理該類問題，必須注重建設(shè)和改造配電站。

1、分布式供電方式的分類與定義

相比于互聯(lián)網(wǎng)供電模式、集中型供電模式來說，分布型供電方式具備特殊性，屬于多模塊獨(dú)立電源組成，且獨(dú)立電源與周邊環(huán)境兼容，獨(dú)立電源為公共電力部門所擁有，個(gè)人擁有以及第三方擁有，可以有效滿足電力系統(tǒng)要求和用戶需求。分布型電源可以為用戶所安裝的蓄能技術(shù)與措施。在不考慮發(fā)電設(shè)備功率以及能源使用功率問題時(shí)，其包括冷熱電聯(lián)產(chǎn)方式。從某種角度看，我國小機(jī)組發(fā)電設(shè)施等均屬于分布式供電設(shè)施范疇。

分布式供電電源的研究領(lǐng)域存在差異性，在能源再生應(yīng)用研究中，分布式供電單元?jiǎng)澐譃榭稍偕茉窗l(fā)電和不可再生能源發(fā)電。對(duì)于前者來說，多應(yīng)用熱能、風(fēng)能等清潔能源實(shí)現(xiàn);對(duì)于后者來說，包括固體燃料發(fā)電，例如發(fā)電輪機(jī)、燃料電池等。按照供電電源和電力系統(tǒng)連接形式，可以將分布型供電電源劃分為逆變器型和旋轉(zhuǎn)型。

2、分布式電源對(duì)配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響分析

2.1對(duì)電壓分布運(yùn)行的影響

在配電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中接入分布式運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)，配電網(wǎng)供電系統(tǒng)會(huì)從發(fā)射型供電模式逐漸轉(zhuǎn)化為多電源。長期以來，由于發(fā)射型供電模式的弊端問題日益加劇，因此開始采用多電源發(fā)電模式。此種發(fā)電模式屬于多電源發(fā)電，且不同電源所形成的電壓分布差異比較大，因此分布型發(fā)電電源與線路末端無限接近時(shí)，就會(huì)加大對(duì)電源線路電壓的影響。當(dāng)與供電系統(tǒng)主線路越靠近時(shí)，對(duì)于電源線路的電壓影響比較小。

2.2電壓閃變

傳統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)所發(fā)生的電壓閃變問題，多是由于電壓負(fù)荷不穩(wěn)定所致。在應(yīng)用分布型供電電源之后，也相應(yīng)增加了電壓閃變的原因，且原因多分為以下幾種：首先，分布式電源使用者具備該類電源的運(yùn)行權(quán)和使用權(quán)，且電源在運(yùn)行期間會(huì)發(fā)生隨機(jī)啟動(dòng)和停止問題;其次，通過應(yīng)用可再生能源的供電電源，極易受到天氣和氣候的影響，在處理和維護(hù)熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)供電機(jī)組時(shí)，也會(huì)按照地區(qū)用戶的實(shí)際需求，優(yōu)化調(diào)整供電模式。此外，主供電系統(tǒng)電壓控制設(shè)備與分布型電源的電壓控制設(shè)備之間存在影響關(guān)系，從而引發(fā)電壓閃變問題。

2.3電壓跌落

在出現(xiàn)變壓器三相短路問題時(shí)，電網(wǎng)人員可以采用分布式電源太高變壓器變壓，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化改善，避免其多次出現(xiàn)電壓問題，且能夠加大分布型電源注入功率。分布型電源包括逆變器和同步機(jī)，且相比于逆變器來說，同步機(jī)對(duì)于電壓功率調(diào)整的反應(yīng)速度比較低。因此同步機(jī)電源改善電壓跌落的續(xù)航時(shí)間也不足逆變器。對(duì)于變壓器所產(chǎn)生的單相故障問題來說，分布電源對(duì)于故障相存在高電壓作用，能夠阻止變壓器電壓跌落情況發(fā)生，而且能夠加大電源輸出功率，提升改善效果。針對(duì)無故障的相來說，在增加輸出功率后，也會(huì)相應(yīng)提升網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電壓，當(dāng)分布型電源電壓容量持續(xù)擴(kuò)大時(shí)，也會(huì)相應(yīng)增加無故障相的電壓，極易超出變壓器額定電壓范圍。

2.4諧波影響

分布型電源是采用電力設(shè)備構(gòu)建的變流裝置與總配電網(wǎng)進(jìn)行連接，當(dāng)平板開關(guān)電源時(shí)，會(huì)導(dǎo)致開關(guān)和電源充電產(chǎn)生諧波分量，從而對(duì)配電網(wǎng)問題產(chǎn)生諧波污染。按照相關(guān)研究能夠看出來，分布型電源與電網(wǎng)連接位置固定時(shí)，分布型電源的總功率會(huì)決定電網(wǎng)饋線所產(chǎn)生的電壓系數(shù)畸變率，當(dāng)總功率占據(jù)電源的總負(fù)荷比率越大時(shí)，電纜上同一條饋線的諧波畸變率也就越大。當(dāng)電網(wǎng)諧波畸變率持續(xù)擴(kuò)大時(shí)，可能會(huì)超過電網(wǎng)諧波電壓的電壓限制以及畸變安全值。分布型電源安裝在電網(wǎng)的不同位置，電網(wǎng)各饋線上的諧波畸變率差異也比較大。當(dāng)分布型電源安裝位置與電網(wǎng)線路末端比較靠近時(shí)，電網(wǎng)饋線不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的諧波電壓畸變率就越高。當(dāng)分布型電源與電網(wǎng)系統(tǒng)的母線端靠近時(shí)，電網(wǎng)饋線不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的諧波電壓畸變率就越低。

盡管分布型電源會(huì)導(dǎo)致總配電網(wǎng)出現(xiàn)供電質(zhì)量問題，然而分布型電源也能夠改善電流質(zhì)量，當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)荷量比較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)快速投入使用備用分布型電源，這樣能夠明顯提升配電網(wǎng)供電穩(wěn)定性。

3、改善電壓質(zhì)量

3.1控制電壓

相比于旋轉(zhuǎn)型供電電源來說，逆變型分布式供電電源的優(yōu)勢(shì)比較高。當(dāng)電容量相同時(shí)，逆變型分布式供電電源，不會(huì)對(duì)主供電系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓造成較大影響。盡管在太陽能和風(fēng)能等能源影響下，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電量出現(xiàn)不穩(wěn)定問題，然而對(duì)于供電系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓的影響比較小。當(dāng)出現(xiàn)該類問題時(shí)，逆變型分布式供電電壓，無法有效處理供電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)問題，因此為了更好地處理該項(xiàng)問題，電網(wǎng)管理人員可以應(yīng)用旋轉(zhuǎn)型供電電源。在滲透率相同情況下，旋轉(zhuǎn)型供電電源所提供的這種電流明顯大于逆變型電源，在無外界控制影響下，旋轉(zhuǎn)箱供電電源能夠有效處理主供電系統(tǒng)電壓質(zhì)量問題。

3.2儲(chǔ)存能量

在應(yīng)用可再生能源時(shí)，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)發(fā)電量不穩(wěn)定問題。通過應(yīng)用清潔能源能夠確保發(fā)電量的穩(wěn)定性，此時(shí)就必須將能量存儲(chǔ)到主供電系統(tǒng)內(nèi)部。此外，為了減少主供電系統(tǒng)短路容量，則不能設(shè)置獨(dú)立的儲(chǔ)能節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)電能，而是需要將電能存儲(chǔ)到發(fā)電單元里，以此實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)效果。當(dāng)前比較常見的電腦存儲(chǔ)方式包括飛輪儲(chǔ)能，電容器儲(chǔ)能以及電池儲(chǔ)能。

3.3恢復(fù)配電網(wǎng)故障

當(dāng)電網(wǎng)變壓器出現(xiàn)故障問題時(shí)，所應(yīng)用的備用分布型電源可以劃分為DBG 與NBDG，必須確保分布型電源供電雙方達(dá)成一致。DBG與NBDG在電壓變壓器出現(xiàn)故障問題時(shí)，可以明顯提升電壓。因此電網(wǎng)電壓器發(fā)生故障問題時(shí)，并且備用分布型電源的電流功率比較大，就需要通過各項(xiàng)有效措施恢復(fù)配電網(wǎng)用電，全面提升電網(wǎng)供電穩(wěn)定效能。

4、結(jié)束語

綜上所述，通過分析分布式發(fā)電模式，提出配電電壓質(zhì)量改善措施。盡管分布型電源具備穩(wěn)定性，然而用戶在連接電源之后，會(huì)導(dǎo)致電源電壓產(chǎn)生較大波動(dòng)。此外分布型電源供電模式，可能會(huì)對(duì)配電電壓閃電產(chǎn)生抑制效果，然而也相應(yīng)限制了短路容量。針對(duì)上述問題來說，電網(wǎng)管理人員可以采用分布式電源并入點(diǎn)控制電壓。分布型電源屬于新型供電方式，此種供電方式所具備的優(yōu)勢(shì)作用比較高，因此需要按照此種模式深入探索發(fā)電力策略問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文文.分布式電源對(duì)配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響與改善[J].文摘版：自然科學(xué)，2016，15（003）：170-171.

[2]曾祥赟，寧靜.淺析分布式電源對(duì)配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響與改善[J].科技展望，2017，27（1）：94.

[3]侯麗，徐曉霞.關(guān)于多分布式電源的微電網(wǎng)分區(qū)電壓質(zhì)量控制[J].科技風(fēng)，2018，25（28）：166.

[4]曾鈴筠.加強(qiáng)分布式電源入網(wǎng)對(duì)配網(wǎng)電壓質(zhì)量管理的措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，13（31）：2274.

[5]何書宇.分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)故障定位及電壓質(zhì)量影響[J].低碳世界，2018，20（10）：94-95.