淺析分布式能源接入智能配電網技術

朱文燦

摘 要：隨著近年來國家節能減排發展理念的提出，不同領域的人們都在積極探索更有利于生態良性循環的生產生活方式。傳統大電網的發電局限性較大，逐漸取而代之的分布式發電立足于新能源技術研究，具有十分顯著的優點。文中簡述了電網系統中分布式能源的相關概念，闡明了優缺點，突出分析了分布式能源并入智能配電網產生的技術影響。

關鍵詞：分布式能源；智能配電網；并網運行

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A

伴隨著市場經濟的快速發展，傳統的大電網供電模式已經無法滿足當前的能源需求，也無法確保電網輸出輸入的質量與安全性。為解決這樣的單一供電弊端，分布式發電開始被廣泛提倡和應用。當然，作為一項新興能源技術，分布式發電能源從探索研究到真正的全面推廣應用尚且需要更多的檢驗，也需要人們正視其優缺點，科學認識分布式能源在并入主電網后產生的系列影響。

1.分布式能源發電概述

1.1 基本概念

分布式發電，是指為滿足特定的電網用戶需求，在其就近點裝設較小功率的發電機組，靠穩定發電維護電網。不同于傳統的大電網發電，分布式發電并沒有使用煤、石油、天然氣等能源，而是大量運用符合國家節能減排標準的新型可循環再生能源。當前，人們較為熟悉的分布式發電方式為：燃料電池、小型燃氣輪機、小型太陽能光伏發電，小型風力發電，這些清潔能源必能成為未來更加重要的發電能源。

1.2 優缺點分析

傳統的大電網發電系統，首先對于選址要求十分嚴格，待建區域內往往未出現足夠數量的冷熱能應用對象，這樣就降低了聯產的可能性。而分布式能源系統在冷能、熱能、電能三方的聯產效應中表現突出。整個系統能夠實際降低傳輸電能所產生的消耗問題，這主要得益于分布式選擇的用戶都是就近分布的，不存在遠距離傳輸能量的缺陷。

當然，分布式能源系統的缺點也較為突出。通常在應用過程中，控制分布式電力系統需要注重在傳輸供電時的單點單行性，而且系統的傳輸功率也相對變小，嚴重低于大功率機組的普通功率，整體上體現了效能低但售價高的特點。分布式能源還存在一個不足，就在因機組的分散性增加，對于專業維護方面消耗等大，在純發電成本上其產生的資金更多。

2.分布式能源接入智能配電網技術的技術影響

眾多分布式能源發電后直接并入到當地的配電系統，如10kV高壓配電系統后，采用獨立運行或并網運行的方式可以形成分布式電源。一旦分布式能源發電并入到智能配電網中，必然會在技術上形成諸多影響，需要人們在日常規劃和應用中加以重視，積極研究解決。

2.1 影響配電網絡的技術規劃

通常，供電部門重點針對配電傳輸線路的負載所提出的配電網絡規劃，執行中較為繁瑣。傳統規劃方案中，預測數據產生后會與按不同時間軸形成的不同用戶用電方案進行對比，同時用科學方式對用電進行規劃設計，根據有關用電規范，一旦方案設計達到線路的符合要求，并能實現用電成本處于最低水平，這樣的配電網絡規劃才算合理有效。

分布式能源系統的配電規劃，因新技術的引進和優化，極大地穩定和提升了電網的配電效率，對于傳統的配電網絡技術規劃造成了一定的影響。

2.1.1 系統預測不夠全面

雖然分布式系統能夠對配電系統的負荷情況做出積極預測，并且確保配電不穩時能夠展開可行性預測，但是經過大量實踐能夠發現，分布配電的方式應用后，并沒有對配電規劃的負荷激增或銳減情況進行具體地考慮，一旦出現突發性的極端條件，則系統預測的準確性嚴重不足，規劃能力大打折扣。

2.1.2 節點數量控制不力

傳統的配電系統在規劃時就對相應的節點數進行了規定，如果整個輸送線路上負載加重，則整個發電系統會因節點數的迅速增加受到運行約束。而分布式系統的規劃中對節點的處理并不明確，數量的改變較為頻繁，這樣就讓配電方案存在隱患，因難以穩定從而喪失了準確的負載預測分析，也就無法找到最佳的規劃方案。

2.1.3 電力配給方案規劃不足

如果供電系統采用多種能源的混合發電，則僅靠傳統的集中化單一模式并不能對供電系統展開詳盡全面地判斷。而在分布式配電中，電力配給方案規劃通常不足，想用結構簡單的分布式完成對各種結構的電力配給方案規劃難度較大，因此無法化解供電設備發電障礙。

2.2 影響配網系統的網絡損耗

傳統供電系統中，在計算配網系統的網絡損耗時一旦都需要對電力負載進行測算，而將電力負載與標準設計參與相乘就得到電力系統的網絡損耗。當然，上述計算屬于簡易運算，不可能產生精確計算值。而在分布式系統中，損耗的計算除運用類似上述計算方法外，還考慮到輸送線路的電阻、電容問題。通常需要運用拓撲形式判定電容情況，并根據電容算出壓降；同時在潮流輻射計算中獲得配電系統的電流拓撲情況，這里的電流一般是從母線到子線的流動電流，此電流的方向和大小還可以用單點源所形成的負荷加以推斷。當然，分布式系統中的計算也無法得到十分精確的答案，通過預測方式形成的損耗結果只能控制在某一段特定區間內便于參考適用。

2.3 影響電力系統的電容保護狀況

一旦適用分布式能源發電后，整個控制系統會影響到線路的電容，同時影響電壓值，使得匹配的電容元器件保護功能改變，出現值得關注的狀況。

2.3.1 電壓值的變動讓電容元器件無法正常發生反應，這樣就容易致使繼電系統失靈，不存在過載或欠載情況下的保護。分布式系統的結構設計使得繼電系統中電流降低，繼電系統因電壓值不穩將停止運作，也就喪失了保護功能，不會當線路出現故障時及時切斷電流。

2.3.2 分布式系統的控制如果在繼電器失去電流作用后，將出現失誤現象。大量的誤動作，使得眾多節點同時開始放電，激勵電源持續發生動作失誤。

2.3.3 有助于提高分布式系統中電網故障的判斷能力。在分布式系統控制閉環內，節點數會出現改變，電信號也出現較大的波幅，足以代表某一位置的電網故障產生。

2.3.4 分布式系統中的電容失保，可能導致更大的區域內發生停電。系統的電容出現不利影響后，容易讓區域內的各種故障頻發，極易引發跳閘，從而產生斷電。因此，一旦產生多次跳閘，就不容易在較短時間恢復正常通電，只有將繼電器等裝置重啟后才能恢復供電。

2.4 影響分布式配電網絡的輸電效率

可以想象，當原有傳統供電網絡換為分布式系統后，各種機制的改變使得配電網絡中的輸送電能效率也會發生相應的改變。

2.4.1 傳統供電網絡當發生電力輸送時，回路中的負荷與輸送線路的輸送效率形成了正比例的關聯性。一般而言，回路中的負荷越強，電流形成的電壓就越反應強烈，輸送線路的無功補償將發揮作用。完成與分布式系統的配合后，輸送能力將發生明顯的減緩。分析整體的電壓，可以看出因分布式系統的電源出現變化，電壓已經受到了諸多影響。一是分布式系統中的負載對電源的調控起到了不可忽視的作用。一般負載電壓小于電源輸出值時，電流下降，繼電器波動放緩，構建出較穩定的分布式電源模式。二是如果分布式系統不能和線路中的負載同時存在，那電機會因分布式的設備功率調整而出現干擾，導致電源的斷路情況，直接威脅到輸電的穩定。

2.4.2 電路產生諧波效應。分布式系統的電路工人已發生諧波效應。表現在分布式電源的電壓進行轉換時，不可避免地要產生嚴重的波動，導致電壓不穩，也必然促使電能的輸送不穩。而分布式終端設備的電子操控部分，這時會對電路產生干擾，可見電路波形的非常態變化。對于發電機組而言，如果任由電路的諧波產生，則機組的功率也會混亂無序，從而影響機組的正常運作。

結語

分布式能源發電是未來新能源發展的重大趨勢之一。顯而易見，雖然眾多分布式能源發電都還存在著介入智能配電網絡的不足和影響，使得各種傳輸和用電質量不理想。人們應該不斷研究通過分散的形式將新界能源的發電能夠更好地介入到智能配電網絡中，從而完成電網的服務體系建設。

參考文獻

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