分布式電源接入對配電網的影響

章楠凱

摘要：分布式電源在配電網中具有十分廣泛的應用，但是由于技術缺陷與搭配方面的問題，其不可避免地會對電網產生一定的穩定性影響。立足于技術實現現狀，文章首先介紹了分布式電源接入配電網的模式與選擇，其次對分布式電源接入對運行穩態影響情況進行了闡述，并在最后分析了分布式電源接入對電網可靠性的影響，以期能夠提升配合穩定性，為配電網的規劃提供思路和借鑒。

Abstract： Distributed power supply has a very wide range of applications in the distribution network， but due to technical defects and collocation problems， it will inevitably have a certain stability impact on the power grid. Based on the status quo of technology realization， the article firstly introduces the mode and choice of distributed power access to distribution network， and then describes the impact of distributed power access on the steady state of operation， and finally analyzes the impact of distributed power access on the reliability of the power grid， in order to improve the coordination stability and provide ideas and reference for the planning of the distribution network.

關鍵詞：分布式電源;配電網;影響

Key words： distributed power supply;distribution network;impact

中圖分類號：TM711? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）36-0223-02

0? 引言

能源結構不合理的問題一直限制著我國現代化建設與發展，目前更是導致了復雜的環境問題。隨著相關政策的不斷推進，目前電力政策中分布式電源在電網建設中的應用也變得逐漸廣泛起來。作為一種獨特的發電模式，分布式電源具有電力系統的容量分布廣泛并根據電壓等級劃分的特征。與傳統的集中式發電相比，分布式電源接入過程中能夠更接近用戶群體，降低線路損耗并具有較強的可靠性。為了進一步提升能源利用效率，現就分布式電源接入配電網的模式簡要介紹如下。

1? 分布式電源接入配電網模式概述

根據實踐研究結果來看，分布式電源的接入模式對于配電網的穩定性具有較大的影響。在不同類型的接入模式當中，主導影響穩定性的因素也存在較大的差別。所以在進行分布式電源接入配電網運行穩定性分析之前，必須明確不同類型分布式電源接入配電網的模式的情況，以此來提升配電網的整體穩定性。結合目前國內分布式電源接入配電網的情況，現就相關模式情況分析如下。

1.1 低壓分散接入

低壓分散接入模式是一種較為常見的分布式電源接入配電網的模式，這種模式是基于用戶的模式，特點是選擇一些小容量的分布式電源接入，大多數情況下會選擇中壓配電變壓器的低壓側來進行接入。

1.2 中壓分散接入

中壓分散接入模式與低壓分散接入類似，但是會選擇容量中等的接入模式來進行線路的接入，支線的穩定性相對較強。與低壓分散模式相比，中壓模式的容量更大，整體成本也相對較高。

1.3 專線接入

專線接入是指在分布式電源的容量較大時，為了降低電能質量的影響，就會選擇一種專線接入的形式來確保穩定性。在專線接入過程中會選擇變電站的中低壓的母線來進行接入。盡管容量所限，但是該模式接入的電壓等級也相對穩定，屬于中壓的范疇。在選擇不同類型的方式接入配電網時，都必須滿足基本的不能夠向上一電壓等級送電的基本原則，否則就會導致穩定性下降的情況。在低壓接入過程中，最大的問題就是限制配變的負荷，通過配變管理來實現負荷方面波動性與不確定性的管理，這對于配電網運行的穩定性具有重要的作用。為了更好的介紹分布式電源接入對于電網的穩定性的影響因素，必須重視專線接入這種獨特的模式類型，加強容量限制管理，從而有效提升分布式電源的供電穩定性。

2? 分布式電源接入對電網穩態運行的影響

2.1 典型配電網模型

為了更好的反應分布式電源接入電網穩態運行的效果，就必須結合配電網的運行情況與實際特點建立相應的典型模型，并在典型模型的基礎上進行配電網的模型結構化分析。比如在某線路當中，電壓的等級設計為10kV，此時具有14個負荷節點，在線路參數選擇為YJV22X300電纜時，總長度控制為3km，此時不同線路的長度相等。那么根據典型配電網的模型對其進行計算，就可以得到50%負載率條件下的功率為3.85kW，而不同節點均分總負荷，詳情如圖1所示。

2.2 分布式電源接入對配電網電壓的影響

分布式電源的接入對于電網的潮流計算會產生較大的影響。以分布式電源的控制與運行條件為目標，將分布式電源認定為不同類型的階段。這樣一來，在波動性不太大且環境相對穩定的情況下，分布式電源通過同步電機接入到電網當中，通過功率因數控制的方法來進行系統控制。在維持節點電壓幅值的同時，做好同步電機的接入工作。在勵磁控制方式與電壓控制方面需要將其作為切入點，并將系統作為PI節點。這樣一來，系統網絡的風力發電機穩定性較強，可以作為整個節點的分支。

2.3 分布式電源接入對配電網短路電流的影響

在分布式電源接入到配電網當中后，根據并網接口的差異將分布式電源劃分為旋轉以及逆變兩種類型。其中，根據實際需求可以將其轉化為同步電機以及異步電機兩種并網類型。如果以同步電機為例，那么并網接口的短路電流注入能力較大。在進行綜合考慮后，我們為了提升風險控制水平，需要將最嚴重的情形考慮進去，此時需要采用同步電機接入的方式進行處理。在分布式電源同步電機的接口處理方面，需要以分布式電源可提供的短路電流作為參考點。在本次研究中通過專線接入的方式計算得到接入情況下不同容量分布式電源能夠提供的最大的短路電流。結合配電網規劃技術的基本要求來看，當中壓的短路電流進行設置時需要低于16kA，一些有特殊需求的地區可以延伸到20kA。中壓分散條件下，短路電流站到的比例控制在3%左右，如果是在專線接入的條件下，分布式電源的計入需要將短路電流控制在3kA左右，否則就會影響到系統的安全性。如果采用中壓分散接入的模式，那么就需要結合實際的短路電流的限制條件來進行管理，包括接入時的故障限流器以及短路電流的限流管理情況等內容。

2.4 接入容量與模式建議

結合上述內容我們不難發現，在不同的模式下影響到分布式電源接入網絡穩定性的因素也不盡相同，在電壓與短路的影響條件方面，主要因素依然是逆功率的限制，其他影響因素十分有限。結合上述研究成果，現就接入容量與模式選擇建議如下：首先，在低壓接入模式當中，盡可能選擇容量較小的壓配電變壓器，保持變壓器的負荷控制在40%左右，此時的配電變壓器的容量調整為400kVA，并且負載率為50%左右。這樣的條件下低壓接入模式的容量也相對較小;其次，采用中壓分散接入模式的分布式電源需要結合接入的饋線負荷情況進行設計，一般選擇40%作為設計依據。采用單環網接線的設計可以有效解決該問題，但是需要注意該接入模式中容量應該盡可能小于1.5MVA;最后，如果采用專線接入的模式，那么容量方面應該選擇主變壓器最大負荷的25%，這樣才能夠確保網絡穩定性與安全性。考慮到容載比方面的問題，當數值為2.0時，容量應該控制在20MVA以及31.5左右，此時能夠介入的容量分別是2.5以及3.9MVA。根據上述判斷，專線接入更高等級變電站時，需要適當壓低側母線的影響。

3? 分布式電源接入對電網可靠性影響分析

當接入的部分發生系統故障時，分布式電源就可以通過單獨供電的方式來為停電的用戶供電，對于一些非常重要的企業以及單位具有一定的作用。除此之外，一些分布式電源在并網過程中可能需要一些可靠性評估，這個時候會出現一些其它的影響因素，比如說孤島效應的出現以及輸出功率不穩定的問題。在眾多問題當中，供電可靠性的影響主要來源于分布式電源孤島運行問題，其主要是連接主電網的分布式電源出現了跳閘的情況，進而出現部分負荷獨立供電變化，影響檢修人員安全性的問題，這顯然不符合設計的預期，會增加管理的風險。除此之外，為了確保供電的可靠性，就必須加強安全管理環節的具體工作，針對分布式電源的管理要求來開展針對性的管理工作。一般來說，分布式電源容易受到環境、氣候以及其他多種因素的影響，特別是太陽能發電以及風力發電都會受到較大的影響，所以出力并不穩定。這兩種因素都在一定程度上影響最終供電的穩定性與安全性。

4? 總結

綜上所述，分布式電源在接入電網方面具有廣泛的應用前景，由于解決了集中供電距離長、安全性穩定性差的問題，提升了能源的綜合利用效率，所以也被許多區域作為未來電網建設與發展的主要方向。目前國內常用的分布式電源的接入主要包括低壓分散、中壓分散以及專線接入三種模式，在逆功率限制的控制幫助下可以顯著提升供電的穩定性與可靠性。本文重點闡述了分布式電源接入后對配電網電壓與短路安全性的影響問題，并介紹了主要的影響因素，闡述了電能質量與保護途徑，希望可以為配電網的管理工作提供一定的技術支持與幫助。

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