分布式電源對配電網的影響探究

任健銘+王星星

【摘要】：針對分布式電源大規模接入到配電網中對配電網造成廣泛的影響及傳統實驗教學的不足等問題，構建了綜合性、開放性的主動配電網實驗平臺，主要包括交流微網系統、直流微網動模系統、配網動模系統和能量管理系統。介紹了實驗平臺建設的背景、構建方案及實驗平臺用途。該平臺為研究分布式電源接入配電網產生的穩定性及能源優化系列問題提供了實驗研究支撐，改善了實驗條件，促進了實驗教學的改革，可滿足本科生和研究生實驗探究、課題研究及課程設計等多層次的需求。

【關鍵詞】：分布式電源；配電網；可靠性評估；解決措施；電力系統

引言

分布式發電技術具有改善電能質量、降低終端用戶費用、系統供電可靠性高以及線路損耗低等方面的特點。分布式電源主要包括太陽能、風能等可再生能源發電以及燃料電池、微型燃氣輪機等非可再生能源發電兩種，在分布式電源與配電網大量連接后，電網節點電壓以及去路潮流會發生比較大的變化，若分布式電源容量與位置不相匹配，很有可能會造成系統網損方面的問題。因此，有關單位需要綜合運用各種手段對分布式電源的合理配置進行專門的研究與優化。

1、含DG配電網特性分析

根據線路始端故障電流會隨著故障點位置不同而發生改變的原理，本文提出一種利用本地信息量的保護方案，僅在饋線始端裝設一套電流保護，線路中發生故障均由始端保護判斷故障區域，并將決策信息發送給下游各段保護裝置，即饋線的所有保護裝置均由始端保護控制。

2、分布式電源對配電網造成的影響分析

2.1對電能質量的影響

電能質量的基本指標是電壓應該保持在允許變化的范圍內，但是分布式電源的介入，使得配電網的電壓分布產生相應的變化。為了方便就近用電，分布式電源一般被安裝在用戶周邊，這樣容易造成配電網的投入和切除時發生電壓波動。分布式電源并網引起的電壓波動的主要原因在于分布式電源輸出功率的波動，輸出功率的波動還可能引起頻率的波動。配電網的系統多采用輻射式的拓撲結構，通常情況下，電壓隨著電線逐漸走向降低。分布式電源的接入會造成配電網潮流的大小和方向發生巨大波動從而影響配電網，配電網發生潮流雙向流動的可能性會增大。這是由于分布式電源會產生大量的諧波，在接入配電源時相當于混入一個個的諧波源，同時分布式電源在并入配電網的過程中由于變流器等電力設備的使用也會產生諧波。分布式發電中的諧波與間諧波主要來源于變流器。

2.2影響配電網的故障檢修

在配電網建設中接入分布式光伏，當配電網發生故障需要維修時，分布式光伏發電系統很可能會與其周邊的負載結合，孤島供電系統就會因此而形成。如果這種孤島供電系統出現非正常情況，會嚴重威脅電力維修人員的安全，用戶所需的電能質量也無法得到保證。

2.3對配電網系統運行可靠性的影響

通常來說，分布式電源在配電網中對系統的安全和可靠性影響要從兩個方面討論：一方面是分布式電源能夠為配電網消除一部分的過載，從而提高電網的傳輸容量，以便于合理規劃提高和改善系統電壓的水平；另一方面是電網故障導致配電網不能聯網運行的情況下，分布式電源的低電壓穿越能力能夠預防電壓驟降，從而提高系統的調節能力，對系統電壓進行合理的調整。分布式電源與繼電保護設備之間的配合在一定程度上極大地影響著系統的可靠性和安全性，如果兩者之間配合不好，容易導致繼電裝置發生重合閘等故障使得用戶停電，這樣無疑降低了系統的安全性和可靠性。

3、分布式電源對配電網影響的應對措施

3.1最優保存策略

采用了“輪盤賭”的基本思想，通過適應度函數值選擇優質個體而拋棄劣質個體，同時采用了最優保存的策略，將種群中適應度最高的個體直接復制到下一代中，不進行交叉和變異操作。最優保存策略使群體在解空間上有較好的分散性，避免了傳統輪盤賭選擇法存在的超強個體和封閉競爭，保證了下一代個體有較好的適應度，并使每代最優解不被交叉和變異操作破壞，確保算法收斂的可靠性。

3.2用遺傳算法求解

遺傳算法能夠對生物界自然遺傳機制和自然選擇機制進行分析，在可靠性評估以及規劃等齋的工作中得到了廣泛的應用。在對分布電源安裝方法進行分析與設計的過程中，可以融入遺傳算法的有關理論。設計人員可以基于標準遺傳算法，采用保留策略，于本代中直接使用上一代中的部分優秀個體，結合選擇操作法，結以往所采用的變異算子與處適應性交叉進行改進。通過智能重量分析儀來優化分布式電源在配電網中的分布，首先需要輸入各項原始數據，對電源空間與安裝位置進行編碼；其次，完成初始化種群操作，計算隨機潮流，舍去無法滿足約束條件的計算結果，得出pop_size個初代種群；第三，對個體的適應度進行計算，保留初代種群，不經過變異算子與交叉處理，將初代若干優秀個體直接復制到下一代；第四，通過輪盤賭選擇算子完成選擇處理，完成多變異位自適應變異與處適應交叉操作，得到隨機潮流，舍去無法滿足約束條件的計算結果，產生新一代種群，對個體適應度進行重新計算，對種群進行更新；最后，對第三、第四步驟進行重復操作，起至最大迭代次數。

3.3合理的分布式電源接入方案

在對負荷供電時，能夠持續向小部分的負荷進行供電工作，從而提高供電系統的安全性和可靠性，并且合理的設計方案和布局能夠將分布式電源接入配電網并盡可能地降低對原系統的沖擊。

結語

分布式光伏發電系統與配電網交互影響仿真探究結果顯示，理想電網條件的諧波仿真結果中。含分布式光伏發電系統的配電網中，單獨接入的諧波電流的矢量和多點接入的各節點諧波電流基本一致。光伏接入配電網的位置不同時，接入點的諧波電流近似相等，接入點的諧波電壓差異較大，諧波電壓隨著等效阻抗增大而增大。絕大部分諧波電流通過配電網主干線流入公共電網。非理想電網條件的諧波仿真中，電網背景諧波次數越多，光伏輸出增大的諧波次數越多。零序諧波為中心，負序諧波與正序諧波存在相互影響。非理想電網條件的諧波對光伏逆變器控制性具有更嚴格的要求。

【參考文獻】：

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