淺談分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響

于納　王錚

[摘 要]文章介紹了分布式電源的定義和優(yōu)點(diǎn)，分析了其接入對(duì)配電網(wǎng)的影響，提出了分布式電源規(guī)劃應(yīng)與電網(wǎng)規(guī)劃協(xié)調(diào)發(fā)展的建議。

[關(guān)鍵詞]全壽命周期；成本模型；電網(wǎng)規(guī)劃；分布式電源；配電網(wǎng)

21世紀(jì)，人類(lèi)進(jìn)入環(huán)保新世紀(jì)，人類(lèi)普遍意識(shí)到了資源問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題，在常規(guī)能源面臨危機(jī)的形勢(shì)下，進(jìn)入了可再生能源開(kāi)發(fā)的新時(shí)代。伴隨著國(guó)際上“低碳經(jīng)濟(jì)”理念的提出，我國(guó)也順應(yīng)客觀形勢(shì)，越來(lái)越注重節(jié)能環(huán)保與新型資源、能源的開(kāi)發(fā)，并提出了“節(jié)能減排”的發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)，電力系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)也在不斷被研發(fā)和推廣，其中分布式發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)踐證實(shí)，能達(dá)到積極的節(jié)能效果。

分布式發(fā)電簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是圍繞用戶的分散式布置電源，實(shí)行小功率、小模塊發(fā)電，以此來(lái)滿足用戶需求，同時(shí)支持配網(wǎng)的高效運(yùn)行。同以往的集中供電相比，分布式發(fā)電不僅節(jié)能，而且所占空間小、成本小。具體的技術(shù)類(lèi)別包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)熱發(fā)電、生物能發(fā)電等。

分布式發(fā)電作為一種依托于新能源發(fā)展起來(lái)的發(fā)電模式，具有一定的優(yōu)勢(shì)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，然而由于處于初始發(fā)展階段，其接入配網(wǎng)系統(tǒng)依然面臨著一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，需要優(yōu)化、調(diào)整與改進(jìn)。

一、分布式電源的優(yōu)點(diǎn)

1.成本低、靈活變通。分布式發(fā)電電源通常體積小、占地空間小、施工周期短，特別適合用在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、相對(duì)閉塞的鄉(xiāng)村地區(qū)，通過(guò)布設(shè)微型分布式電源，實(shí)現(xiàn)地方資源的有效利用，能實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電，達(dá)到電能的充分供應(yīng)，而且分布式發(fā)電相對(duì)靈活、變通，電力負(fù)荷能夠被靈活調(diào)控，啟動(dòng)也較快。

2.維護(hù)配網(wǎng)的安全性。DG設(shè)備能夠發(fā)揮備用電源的功效，從而持續(xù)供電，減少斷電危險(xiǎn)。而且峰谷電價(jià)時(shí)，DG設(shè)備也能夠維護(hù)供電的安全性，控制電費(fèi)成本，分布式電源設(shè)備處于相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，不會(huì)同大電網(wǎng)相混淆，即使大電網(wǎng)出現(xiàn)問(wèn)題，依然能夠確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)用戶供電。

3.利于環(huán)保，能源高效利用。分布式發(fā)電技術(shù)屬于科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)，其所排放的污染物較少，能量轉(zhuǎn)化率較高，而且能夠?qū)崿F(xiàn)能源的循環(huán)利用，有利于控制環(huán)境污染，電源通常距離用戶較近，這樣就縮短了供電距離，控制成本，確保能源被充分利用。

4.實(shí)惠用戶。分布式電源在電力系統(tǒng)的引進(jìn)，打破了傳統(tǒng)的公共電網(wǎng)的供電壟斷地位，形成了多樣化供電格局，形成了供電行業(yè)新一輪的競(jìng)爭(zhēng)，有利于電價(jià)更加公平化、合理化，而且競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)推動(dòng)供電方不斷改進(jìn)完善自身的供電服務(wù)，最終為用戶帶來(lái)實(shí)惠。

二、分布式電源對(duì)電網(wǎng)的影響

1.對(duì)配網(wǎng)潮流的影響。配網(wǎng)形狀通常為輻射狀，線路潮流通常自電源一端出發(fā)，直指用戶側(cè)。如果配網(wǎng)內(nèi)部安裝了分布式電源，那么此時(shí)DG的容量大小、鏈接方位等則會(huì)影響線路潮流方向與大小。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般為異步發(fā)電機(jī)，其運(yùn)轉(zhuǎn)需要無(wú)功的支持，從而使得配網(wǎng)系統(tǒng)承受更大的無(wú)功壓力，此時(shí)應(yīng)該本著就近的原則裝配無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，從而影響配網(wǎng)潮流。

2.配網(wǎng)電壓與電能質(zhì)量的影響。以往的配網(wǎng)系統(tǒng)因?yàn)樘幱谙鄬?duì)平穩(wěn)、安全的工作狀態(tài)，此時(shí)電壓自饋線潮流方向不斷降低。然而當(dāng)分布式電源鏈接后，因?yàn)橛脩粢粋?cè)出現(xiàn)了電源，此時(shí)以往的穩(wěn)態(tài)電壓分布則會(huì)發(fā)生變化。

例如：風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)將出現(xiàn)無(wú)功變化，從而對(duì)系統(tǒng)電壓帶來(lái)干擾信號(hào)。分布式電源中含有各種部件，同時(shí)是以逆變模式同配網(wǎng)鏈接起來(lái)，容易引發(fā)一系列質(zhì)量問(wèn)題，例如不穩(wěn)定電壓等。對(duì)于這些問(wèn)題，最佳的解決方式就是在分布式電源旁設(shè)置濾波設(shè)備。

3.配網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。以往的配網(wǎng)系統(tǒng)，一旦線路發(fā)生故障，短路電流通常是從電源到故障區(qū)的單一流向電流。主饋線中對(duì)應(yīng)增設(shè)保護(hù)，保護(hù)的主要類(lèi)型為反時(shí)限保護(hù)、距離保護(hù)等，同時(shí)也配有重合閘設(shè)備。當(dāng)分布式電源連入配網(wǎng)系統(tǒng)后，由于其鏈接位置、型號(hào)等的影響，對(duì)應(yīng)的短路電流也會(huì)有所改變，甚至?xí)斐沙跏嫉谋Ｗo(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作。

對(duì)于DG對(duì)配網(wǎng)繼電保護(hù)的影響，當(dāng)前依然未得出較好的解決方案，針對(duì)這一問(wèn)題，可以先試著將分布式電源鏈入配網(wǎng)系統(tǒng)，再全面、綜合分析各種因素，通過(guò)繼電保護(hù)的計(jì)算，從而防止誤動(dòng)作問(wèn)題的出現(xiàn)。

4.對(duì)配網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行控制的影響。如果DG被廣泛運(yùn)用到電網(wǎng)系統(tǒng)，必然會(huì)為電力系統(tǒng)帶來(lái)多方面問(wèn)題，例如電網(wǎng)適應(yīng)性、系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻等。同時(shí)，由于分布式電源的發(fā)電主要依靠的是清潔的可再生能源，例如風(fēng)能、光能等，然而這些能源的發(fā)電體現(xiàn)出一定的間斷性、不穩(wěn)定性，很容易造成供電不穩(wěn)定、不安全等問(wèn)題，面對(duì)這些問(wèn)題，最重要的就是集中調(diào)度并管理配網(wǎng)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電源和分布式電源的和諧共處，維護(hù)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

因此，在分布式電源正式接入配網(wǎng)系統(tǒng)前，應(yīng)該做好一切可能性問(wèn)題的預(yù)測(cè)與分析，同時(shí)需要預(yù)先給出解決對(duì)策，以此來(lái)維護(hù)能源的有效利用，確保系統(tǒng)靈活運(yùn)轉(zhuǎn)，使配網(wǎng)系統(tǒng)更加高效、穩(wěn)定地工作。

5.對(duì)配網(wǎng)規(guī)劃的影響。以往的配網(wǎng)具有一定的傳統(tǒng)性，其規(guī)劃一般是在維護(hù)負(fù)荷增長(zhǎng)、有效供電的基礎(chǔ)上，參照規(guī)劃過(guò)程中，空間負(fù)荷的預(yù)測(cè)情況以及當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)特征等對(duì)應(yīng)選擇最合適的方案，對(duì)應(yīng)進(jìn)行規(guī)劃。然而因?yàn)榉植际诫娫吹姆€(wěn)定性較差、安全等級(jí)較低，無(wú)疑會(huì)為電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)難度。

具體體現(xiàn)為：分布式電源同配網(wǎng)系統(tǒng)鏈接后，整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷會(huì)急劇上升，造成配網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷更加無(wú)法科學(xué)預(yù)測(cè)，甚至?xí)?duì)以后的系統(tǒng)規(guī)劃帶來(lái)更多困難。配網(wǎng)規(guī)劃過(guò)程中，如果由于受到各種主客觀因素的影響，配網(wǎng)負(fù)荷有所上升，就需要?jiǎng)?chuàng)建變電站，然而因?yàn)槌霈F(xiàn)了并網(wǎng)問(wèn)題，很難找到最合適、最合理的規(guī)劃方案。

6.對(duì)電力市場(chǎng)的影響。由于DG同配網(wǎng)鏈接，會(huì)使得配網(wǎng)系統(tǒng)的其他裝置無(wú)用武之地。假設(shè)分布式電源處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么配網(wǎng)中的配電變壓器、電纜等則會(huì)由于自身接受不到足夠的負(fù)荷，發(fā)生輕載甚至空載運(yùn)行。這樣就可能造成一部分設(shè)備的閑置或者只處于備用狀態(tài)，這無(wú)疑浪費(fèi)了成本，而且也會(huì)影響供電效益，甚至?xí)绊懪渚W(wǎng)負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。同時(shí)，如果DG不能科學(xué)、合理布設(shè)，再加上其他的瑣碎問(wèn)題，例如：網(wǎng)電量計(jì)算不準(zhǔn)、設(shè)備安裝不當(dāng)?shù)?，都可能引發(fā)一些成本問(wèn)題，影響供電效益。

三、結(jié)語(yǔ)

分布式發(fā)電作為一種依托于新能源發(fā)展起來(lái)的發(fā)電模式，具有一定的優(yōu)勢(shì)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(guó)調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、履行碳排放承諾、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。為充分接納分布式電源，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(lái)的價(jià)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。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何季民.分布式電源技術(shù)展望[J].東方電氣評(píng)論，2003，17（1）.

[2] 李蓓，李興源.分布式發(fā)電及其對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].國(guó)際電力，2005，9（3）.