淺析分布式電源對配電網的影響

齊延杰

摘 要：分布式電源快速發展，對傳統電力網絡造成很大影響。為了分布式電源的接入可以使電網更加可靠，因此需要明確地認識分布式電源對配電網產生的各種影響。文章主要介紹了分布式電源的概念，以及其對配電網運行、電壓、網損和繼電保護裝置的影響。

關鍵詞：分布式電源；配電網；電能質量；網損

引言

現今能源問題備受各個國家的關注，可持續發展深入人心，各個國家都在提倡積極發展新能源技術，以解決可能面臨的能源危機和環境問題。分布式電源也由于這個因素變成電力系統新的研究方向。電力行業的競爭越為激烈，集中式發電、遠距離輸電和大電網互聯是現在電力系統的主要構成方式。分布式電源與傳統供電方式相結合不僅可以減少投資，減少能耗，還能提升系統可靠性和安全性能，而且，分布式電源可以在電網崩潰或者發生較大故障時，繼續維持重要用戶的供電，如一級負荷。

1 分布式電源概述

分布式電源指的是可以在現有的配電網中經濟安全地運行，根據特殊終端的需要，所設計并安裝在特殊終端附近的小型發電機（組）。大部分分布式電源的容量較小，獨立于電力系統。分布式電源的燃料較常見的為天然氣等生物質能和輕油等化石能源，輸送通道不經過電網，通過管網或者電纜系統供給給特殊地域并且部分分布式電源可用冷電熱三種方式進行商供。分布式電源提高了供電可靠性，而且是一種于環境有利的利用方式，能夠節約資源，是一種重要的發電方式。和電網比較，分布式電源有其特有的優點，不僅可以增加經濟收益，減少土地利用，而且有利于環境保護，并且分布式電源可以用于備用或者獨立的供電方式。

現在大概有以下幾類分布式電源：火力發電機如微型燃氣輪機、風力發電機、光伏發電、部分電化學裝置如燃料電池。研究分布式電源如何并網是研究其對配電網影響的基礎。以上分布式電源當中，熱力發電機、光伏發電、電化學裝置及一些風機是利用電力電子裝置進行并網，而風力發電是直接并網。

2 分布式電源對配電網運行的影響

2.1 對電能質量的影響

對電能質量的影響具有兩重性。其中的優勢在于：分布式電源可以迅速地供電。分布式電源使用分散式供電，能夠有效提升供電可靠性；如果相聯的負載比較大的時候，分布式電源可以在較短時間內通過自動控制裝置進行投切，進而提升電網的穩定性。

其中的缺點在于：分布式電源的投切都可能引起輸出功率的波動，其與配電網負荷運行不一致，也可能導致電壓閃變；數量較多的電力電子裝置隨著分布式電源的并網，會引進大量諧波，導致電網的電壓電流發生畸變。

2.2 對電網未來營運方式的影響

大量的分布式電源并網連接到系統之中，集中式發電相對減少，電網結構發生較大改變，電網的控制方式也需做出相應調整，這種變化需要電網在各個方面進行改變。可以想象以后將有很多的電能來源于低壓配電網，優化電網結構和控制方式極為重要，比如電網結構能夠自適應電網電流的正向和反向流動。

數量較多的分布式電源接入到系統中，負荷側用戶能夠參與電能的運營，傳統的運營方式不再適用。所以不僅需要面對電力市場自由化的問題，還要面對可再生能源如光伏發電有國家相關政策的扶持導致配電網在保證供電可靠性上的壓力。最近部分專家學者提出微網等相關概念，可以結合光伏發電管理，將具有隨機有功出力的光伏電源、穩定出力的電源以及儲能設備相結合，組合看成一個整體接入電網。

3 分布式電源對配電網電壓的影響

傳統集中式供發電的配電網通常呈放射狀，電網在穩態下，電壓在饋線潮流方向逐漸減小。分布式電源并網到系統后，輸電線輸送功率降低，提高了各節點的電壓，造成部分節點電壓出現偏移或者超標，電壓偏移多少與分布式電源的接入位置和容量有關。一般情況，可以設置配電網當中的有載調壓變壓器等調壓裝置，控制節點電壓在規定范圍當中。設置合適的發電運行方式對于配網的電壓調整具有重要的影響。天氣較好，具有充足陽光時，光伏發電出力比較多，如果輸電線輕載，節點電壓將會被顯著抬高；如果光伏電源位于配網饋電末端，接入點電壓有可能超過上限，此時需要設置合適的運行方式，例如規定光伏電源參與調壓，提供無功出力；在晚上負荷較大的時候，光伏電源一般不發電，但是仍吸收線路中多余的無功，提升線路的電壓質量。

下面以光伏電源為例，分析了其對電壓所產生的影響，還有可能引起電壓波動和電壓閃變。傳統的配電網之中，電壓質量的改變多是因為系統P、Q的變化造成的。因為光伏電源隨著太陽輻照度的變化而變化，可能引起局部配電網的電壓波動和電壓閃變，如果同時負荷也發生變化，會導致更大的電壓波動和電壓閃變，并且分布式電源很難和當地負荷很難配合得很好很容易增大電壓波動。現在實際并網的光伏都沒有造成明顯的波動和閃變，不過并網光伏電源所占比例增加的時候，需要合適的規劃光伏電源的位置和容量。

4 分布式電源對網損的影響

配電網絡的潮流方向，會跟隨負荷周邊分布式電源的并網而發生變化。根據負荷大小和分布式電源發電多少的關系，可能出現多種情況。

（1）電網中各節點的荷載超過對應節點的分布式電源輸出功率時，分布式電源可以減少配電網的消耗。（2）電網中至少有一個節點的分布式電源輸出功率超過該節點荷載，不過電網其他節點的輸出功率低于電網的總荷載，分布式電源的并網可能導致配網的部分線路損耗增加，但是可以降低整個電網的損耗。（3）系統中至少有一個節點的輸出功率超過相應節點的荷載，且整個電網的輸出功率超過電網中的總荷載。如果分布式電源的總輸出功率低于總荷載的兩倍，則電網的損耗可能比沒有分布式電源還要多。

5 分布式電源對配電網繼電保護的影響

傳統配網的潮流方向都是單向的，而且故障多為瞬時性故障，因此傳統的保護設計原則是“僅斷開故障支路，對瞬時故障進行重合閘”，一般會在變電站安裝反向過流保護，主饋線安裝自動重合閘。分布式電源并網接入配電網之后，形成多源系統，這樣就需要繼保裝置具有方向性，添加方向性元件，經濟上又有較大的浪費。需要研究現有系統對分布式電源容量的容納量，不會影響到保護裝置的協調而且不會引起保護裝置的勿動。

如果在傳統輻射式配電網中增加分布式電源，配電網的繼電保護會受到一定的影響，其中主要有以下幾個方面：

（1）分布式電源接入配電網，會對繼電保護設計安裝產生重要影響，受影響的程度主要取決于分布式電源的類型、位置、容量的大小。（2）分布式電源容量的變大，導致線路的助增電流增加，繼電保護的范圍很可能增長到下一級線路，導致保護喪失選擇性。（3）分布式電源位于保護上端，對電流起到助增作用，增加保護范圍；分布式電源位于保護下端，對線路起到分流作用，減少保護范圍。（4）分布式電源接入以后，增加裝設方向元件來實現保護的正確動作。

6 結束語

分布式電源作為新興供電方式，發展速度會加快，對應配電網的設計、運行和控制都需要做出相應的改變和優化，其中，光伏電源是分布式電源中發展最快的一種供電方式。所以，需要深入探析分布式電源對于配電網的影響，探究新的技術，使分布式電源的并網對配電網起到積極的作用。

參考文獻

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