淺析分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

摘要：隨著社會(huì)日益增長(zhǎng)的能源需求，分布式電源應(yīng)運(yùn)而生，分布式電源具有投資少、發(fā)電方式靈活、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。能改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)電力能源可持續(xù)發(fā)展。分布式電源的使用對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)來(lái)說是一個(gè)巨大的改變。本文將就分布式電源接入配電網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響進(jìn)行探討。

關(guān)鍵字：分布式；電源；電網(wǎng)；質(zhì)量；電能；

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、分布式電源現(xiàn)狀

（一）分布式電源是將電能產(chǎn)生和使用在同一個(gè)地點(diǎn)或同一個(gè)局部的區(qū)域內(nèi)的電源，是一種復(fù)合型能源利用技術(shù)，主要特征是可就地消耗電能而與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、燃料的使用和相關(guān)發(fā)電技術(shù)無(wú)關(guān)。分布式電源要與電網(wǎng)相結(jié)合后才能發(fā)揮出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，分布式電源主要分為以下兩大類：第一是具有發(fā)電性質(zhì)的分布式電源，第二是具有儲(chǔ)能性質(zhì)的分布式電源。

（二）分布式電源可以對(duì)電網(wǎng)中的負(fù)荷增長(zhǎng)所帶來(lái)的變電站和輸電線路建設(shè)進(jìn)行延緩，減小投資。分布式電源還能夠?yàn)榻K端用戶在緊急的情況下提供相關(guān)的電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)峰谷的調(diào)節(jié)，提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性，改善終端用戶的電能質(zhì)量。

（三）環(huán)境效益分析

分布式發(fā)電技術(shù)具有強(qiáng)大的可持續(xù)發(fā)展能力和環(huán)境友好性。現(xiàn)代分布式電源在使用過程中可以減小環(huán)境的污染，有助于改善生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)發(fā)展的持久性和科學(xué)性。

（四）分布式電源可以就地供應(yīng)，不需要使用長(zhǎng)途輸送網(wǎng)絡(luò)，它可以降低輸送中的峰負(fù)荷值，因此分布式發(fā)電可以降低輸送損耗，以及輸送網(wǎng)絡(luò)中由于超載引發(fā)的故障可能性。

（五）分布式發(fā)電可以提高用戶供電可靠性。目前許多國(guó)家和地區(qū)都提倡分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行。

（六）分布式電源對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃、電能質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)損耗、系統(tǒng)保護(hù)、電網(wǎng)可靠性和短路容量、電網(wǎng)調(diào)度和實(shí)時(shí)監(jiān)控、電力市場(chǎng)和發(fā)電機(jī)組無(wú)功出力、并網(wǎng)變壓器以及與分布式電源有關(guān)的法律、法規(guī)和行業(yè)規(guī)范等都有影響。

（七）分布式電源離用戶近，容易實(shí)現(xiàn)有功功率的就近提供和無(wú)功功率的就近補(bǔ)償，輸電損耗小。分布式電源的啟動(dòng)和運(yùn)行與氣候條件、政策法規(guī)、需求等因素有關(guān)，其不確定性對(duì)電能質(zhì)量有影響。

二、分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

（一）電能質(zhì)量

從普遍意義講，電能質(zhì)量就是指優(yōu)質(zhì)供電。目前大多數(shù)專家認(rèn)為電能質(zhì)量可以定義為：電力系統(tǒng)不干擾或影響負(fù)荷運(yùn)行的能力，電能質(zhì)量指標(biāo)包括：

1、波形畸變，經(jīng)常使用的有：?jiǎn)未沃C波值、總諧波畸變率、單次間諧波值以及總間諧波畸變率。

2、不平衡，電壓不平衡的嚴(yán)重性往往用電壓不平衡度來(lái)量化。

3、電壓波動(dòng)，實(shí)際電壓偏離系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的現(xiàn)象統(tǒng)稱為電壓變動(dòng)。閃變是由于燈光照度或者光譜分布在一定范圍內(nèi)隨時(shí)間波動(dòng)刺激了人的視覺不穩(wěn)定的感受。

4、緩慢電壓變動(dòng)，對(duì)于緩慢電壓變動(dòng)，一般通過計(jì)算供電電壓的方均根值進(jìn)行量化處理。

5、電壓偏差是供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，某一節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)。可以根據(jù)設(shè)定好的目標(biāo)值可以得到一定時(shí)間段內(nèi)的電壓合格率指標(biāo)。

隨著新型電網(wǎng)發(fā)電電源和用電負(fù)載的增大，給傳統(tǒng)的電能質(zhì)量帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)，需要在原有電能質(zhì)量指標(biāo)的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新完善，發(fā)展適用于含有分布式電源的新型電網(wǎng)下的電能質(zhì)量新指標(biāo)。

（二）分布式電源并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響主要在于電壓波動(dòng)和閃變，電力諧波和電壓穩(wěn)定性等方面。

1、電壓波動(dòng)與閃變

當(dāng)分布式電源與負(fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)分布式電源將對(duì)電壓波動(dòng)起抑

制作用，當(dāng)分布式電源與負(fù)荷不協(xié)調(diào)運(yùn)行時(shí)會(huì)使系統(tǒng)的電壓波動(dòng)更嚴(yán)重。如果并網(wǎng)分布式電源接入位置、容量和控制不合理，則會(huì)使配電線路上的負(fù)荷潮流變化較大，加大配電網(wǎng)電壓的調(diào)整難度并使其發(fā)生波動(dòng)。逆變型分布式電源引入的電壓閃變很小；異步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中要吸收無(wú)功功率，其功率波動(dòng)是造成電網(wǎng)電壓閃變的主要原因。風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)會(huì)引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)、甚至引起閃變現(xiàn)象。切換操作，會(huì)引起功率波動(dòng)從而引起風(fēng)電機(jī)組端點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)和閃變；閃變值隨風(fēng)速增加而增大，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定值時(shí)閃變值開始下降；湍流強(qiáng)度越大，閃變值越大；短路容量越大，閃變值越小。

2、電力諧波

分布式電源通過電力電子設(shè)備接入配電網(wǎng)，其開關(guān)器件頻繁的開通和關(guān)斷易產(chǎn)生開關(guān)頻率附近的諧波分量，對(duì)電網(wǎng)或者用戶造成諧波污染。一定容量的分布式電源接入配電網(wǎng)，會(huì)對(duì)饋線上的諧波電壓和電流分布產(chǎn)生影響；在分布式電源接入位置不變的情況下分布式電源的總出力占總負(fù)荷的比例越高，同一饋線沿線各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓總諧波畸變率越大；分布式電源越接近系統(tǒng)母線，對(duì)系統(tǒng)的諧波分布影響越小。分布式電源并網(wǎng)的諧波問題有電壓變形超標(biāo)、電容組的共振等；因此在分布式電源安裝時(shí)需要評(píng)估其諧波影響，對(duì)較大的分布式電源和具有復(fù)雜諧波的情況需要對(duì)電力系統(tǒng)的諧波進(jìn)行測(cè)量和模擬。

3、經(jīng)濟(jì)性

分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的影響及對(duì)策配電網(wǎng)的調(diào)度運(yùn)行要尋求經(jīng)濟(jì)性，分布式電源由于距離負(fù)荷較近，在一定程度上縮短了輸電距離、降低了網(wǎng)損，節(jié)約了成本，但分布式電源發(fā)電的不確定性也增加了調(diào)度運(yùn)行的難度和復(fù)雜程度，需要配電網(wǎng)預(yù)留更多的備用電源和調(diào)峰容量，需要通過提高對(duì)分布式電源的功率預(yù)測(cè)的精度來(lái)降低費(fèi)用支出。

4.分布式電源對(duì)電能質(zhì)量改善

雖然分布式電源的引入給系統(tǒng)帶來(lái)許多不確定性，使電能質(zhì)量的一些方面進(jìn)一步惡化，但是分布式電源也存在改善電能質(zhì)量的潛力。首先分布式電源能夠及時(shí)快速地提供電能從而提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同步機(jī)形式分布式電源減少電壓暫降持續(xù)時(shí)間能力明顯不如逆變器形式分布式電源。而逆變器形式分布式電源的不同控制策略對(duì)電壓暫降抑制效果影響較大。分布式電源并網(wǎng)造成諧波污染，通過對(duì)大功率變流器的電路拓?fù)浜涂刂撇呗赃M(jìn)行研究，可以提高電力電子交流裝置容量并改善其性能。

結(jié)語(yǔ)：

分布式電源并網(wǎng)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量會(huì)造成嚴(yán)重的影響，分布式電源在我國(guó)的發(fā)展時(shí)間尚短，我們應(yīng)加強(qiáng)分布式電源并網(wǎng)的

研究，建立更加合理的分布式電源模型，不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，吸收先進(jìn)技術(shù)，更好的提高分布式電源并網(wǎng)后的電能質(zhì)量。

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