分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)性和經(jīng)濟(jì)性的影響

作者/宋勝菏，國(guó)網(wǎng)山東省電力公司德州供電公司

前言

21世紀(jì)開(kāi)始，人類開(kāi)始關(guān)注環(huán)保產(chǎn)業(yè)，開(kāi)始對(duì)地球未來(lái)的資源使用問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題產(chǎn)生危機(jī)。人們開(kāi)始向環(huán)保新世紀(jì)邁進(jìn)，進(jìn)入了開(kāi)發(fā)可再生能源的新時(shí)代。響應(yīng)國(guó)際上提出的“低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)”理念，中國(guó)也開(kāi)始實(shí)施節(jié)能減排的發(fā)展計(jì)劃，分布式發(fā)電技術(shù)經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明能達(dá)到節(jié)能效果。

1.分布式電源接入的基本內(nèi)容

1.1 分布式電源介紹

分布式電源接入（Distributed Generation,DG）是綜合供電方式的一種擴(kuò)張，其供電形式由普遍的風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電和其他清潔燃料發(fā)電組成的，如圖1所示。

分布式電源比起以往的電源相比的優(yōu)點(diǎn)就是環(huán)保清潔，這對(duì)現(xiàn)今階段國(guó)際提倡的“低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)”理念有著巨大的推進(jìn)作用，響應(yīng)了我國(guó)節(jié)能減排的發(fā)展規(guī)劃。現(xiàn)今階段分布式電源的實(shí)際運(yùn)用范圍在持續(xù)擴(kuò)大，支持并鼓勵(lì)發(fā)展這種分布式發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)將來(lái)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。雖然近年來(lái)分布式電源所占的市場(chǎng)比例在逐年增長(zhǎng)，但在我國(guó)供電份額比例中還是比較低。

由于這種電源對(duì)發(fā)電環(huán)境過(guò)于依賴的特質(zhì)以及能量密度較低的特點(diǎn)，使分布式電源的生產(chǎn)及運(yùn)用產(chǎn)生一些無(wú)法確定的因素。隨著發(fā)布式電源并網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，大批分布式系統(tǒng)集成到現(xiàn)有的電力系統(tǒng)中，也給現(xiàn)有的系統(tǒng)運(yùn)行控制方面帶來(lái)新的問(wèn)題。因?yàn)榉植际诫娫吹牟豢煽匦越o系統(tǒng)的集中運(yùn)行帶來(lái)了巨大的困難。

圖1 分布式電源

1.2 分布式電源模式與傳統(tǒng)模式的比較

分布式電源模式與傳統(tǒng)模式是存在很大差別的，在安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性進(jìn)行對(duì)比。分布式電源模式相比傳統(tǒng)模式的安全性及穩(wěn)定性較低，傳統(tǒng)模式的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性比分布式能源模式高。

2.分布式電源接入的風(fēng)險(xiǎn)性分析

2.1 配電電壓的風(fēng)險(xiǎn)性分析

分布式電源接入到配電網(wǎng)中會(huì)把配電系統(tǒng)改變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，隨著結(jié)構(gòu)的改變會(huì)使其內(nèi)部的系統(tǒng)大小以及方向都隨之改變，這就會(huì)使電壓原本穩(wěn)定的狀態(tài)變得不穩(wěn)定，而電壓發(fā)生改變會(huì)使調(diào)壓方案也隨之改變。

所以分布式電源對(duì)系統(tǒng)電壓主要有兩方面的影響，一方面是分布式電源容量與接入位置的不同，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響產(chǎn)生不同；第二方面是配電網(wǎng)各負(fù)荷點(diǎn)的電壓被分布式電源輸出無(wú)功的影響而抬高。如果接入系統(tǒng)的分布式電源的輸出不確定，那么就會(huì)引起配電網(wǎng)的電壓紊亂問(wèn)題[1]。

2.2 電能的風(fēng)險(xiǎn)性分析

分布式電源一般情況下都是接入在電力電子技術(shù)之上，運(yùn)用電力電子技術(shù)會(huì)使大批的非線性負(fù)載得到增加，這就會(huì)引起電網(wǎng)電壓的變化，導(dǎo)致電流波產(chǎn)生變異，一定程度上會(huì)加重諧波污染。

所以分布式電源接入方式對(duì)電能有主要兩方面的影響：一方面是大型分布式電源的啟動(dòng)會(huì)容易造成電壓的閃變；另一方面是會(huì)造成諧波污染，電力電子起點(diǎn)的啟動(dòng)會(huì)直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行，會(huì)造成系統(tǒng)的負(fù)荷問(wèn)題，會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生大量的諧波。

2.3 繼電保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)性分析

通常配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)大多為放射性結(jié)構(gòu)，這會(huì)使對(duì)過(guò)流進(jìn)行最為簡(jiǎn)單方便的保護(hù)整定。分布式電源這種接入方式則會(huì)直接影響這種放射性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其發(fā)生系統(tǒng)潮流方式的改變，可能會(huì)改變變電站到各負(fù)載的流向問(wèn)題[2]。

分布式電源接入的特點(diǎn)是相對(duì)分散的，比如當(dāng)配電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生改變時(shí)，流過(guò)饋線的電流會(huì)因?yàn)榉植际诫娫吹母淖兌l(fā)生電流減小的情況，這會(huì)對(duì)繼電的保護(hù)裝置造成威脅。分布式電源的類別及數(shù)目對(duì)配電網(wǎng)的故障起著決定性作用，同時(shí)也會(huì)讓配電網(wǎng)系統(tǒng)的故障水平發(fā)生改變。

2.4 網(wǎng)損的風(fēng)險(xiǎn)性分析

配電網(wǎng)的負(fù)荷分布變化會(huì)直接受分布式電源的接入方式所影響，當(dāng)配電網(wǎng)中全部的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)大于該分布式電源節(jié)點(diǎn)的輸出，那么分布式電源的接入將會(huì)使線路的損耗降到最低。

當(dāng)分布式電源的輸出小于配電系統(tǒng)的總量，但該分布式電源的節(jié)點(diǎn)的輸出量大于至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷量時(shí)，分布式電源接入方式會(huì)使總體的消耗降低，但會(huì)使其中一些線路損耗加劇。

當(dāng)分布式電源的輸出大于配電系統(tǒng)的總負(fù)荷時(shí)，但該分布式電源的節(jié)點(diǎn)的輸出量大于至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷量時(shí)，假設(shè)分布式電源的總輸出量小于其負(fù)荷量的兩倍，也同樣會(huì)對(duì)其中一些線路的消耗加劇但會(huì)保護(hù)總體線路的消耗。如果分布式電源的總發(fā)電量大于負(fù)荷量的兩倍，那會(huì)發(fā)生使線路的消耗加劇的情況。

2.5 配網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)險(xiǎn)性分析

由于分布式電源的發(fā)電來(lái)源于可再生能源，所以這些能源受環(huán)境影響是具有不確定性的，所以分布式電源接入方式很有可能使電力系統(tǒng)造成電網(wǎng)適應(yīng)性較差、系統(tǒng)調(diào)頻等意外情況發(fā)生。這會(huì)使供電方式出現(xiàn)間斷發(fā)電的情況，也會(huì)出現(xiàn)供電不安全、不穩(wěn)定的情況。

過(guò)去的配電網(wǎng)是具有一定的穩(wěn)定性及傳統(tǒng)性的，而分布式電源則相反是具有不穩(wěn)定性的一種接入方式，這使原先的配網(wǎng)的規(guī)劃發(fā)生改變，以至于使其很難規(guī)劃出一種合理、科學(xué)的配網(wǎng)方案。

3.分布式電源接入的經(jīng)濟(jì)性影響分析

3.1 供電企業(yè)分析

使用分布式電源對(duì)供電企業(yè)來(lái)說(shuō)是有益處的。由于分布式電源的接入方式可以控制并降低因長(zhǎng)距離高壓輸電所產(chǎn)生的線路損耗的問(wèn)題，并且分布式電源可以直接為用戶供電，線損是在供電企業(yè)中最為重要的一個(gè)衡量收益的標(biāo)準(zhǔn)，并且線損不被損耗是任何供電企業(yè)都無(wú)法做到的，分布式電源接入方式可以在一定程度上降低線損。采用分布式電源接入可以直接降低供電企業(yè)對(duì)供電的投資，這對(duì)供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展有重大意義[3]。

3.2 供電受眾分析

分布式電源的接入方式也更利于供電用戶。電力市場(chǎng)的供電類型因分布式電源的接入方式而更加充足，使供電用戶在傳統(tǒng)供電方式的依賴性上很大程度的降低。在現(xiàn)今社會(huì)，中國(guó)居民的不斷增加促使著用電量的不斷增加，使傳統(tǒng)配電網(wǎng)的供電能力難以滿足居民用電量的需求，這就使傳統(tǒng)配電網(wǎng)產(chǎn)生超負(fù)荷的現(xiàn)象發(fā)生，也是造成經(jīng)常停電的原因。而分布式電源的接入可以有效緩解這一情況發(fā)生，解決了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的負(fù)荷問(wèn)題，所以分布式電源的接入使配電網(wǎng)對(duì)火力供電的依賴性得到緩解和有效降低。分布式電源通常來(lái)源于清潔能源，分布式電源的運(yùn)用能夠有效降低電網(wǎng)電價(jià)，這對(duì)供電用戶來(lái)說(shuō)是非常惠民的一種供電方式，所以對(duì)于供電用戶來(lái)講，分布式電源接入是被供電用戶較為推崇的。

3.3 社會(huì)經(jīng)濟(jì)分析

分布式電源主要包括太陽(yáng)能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮堋①Y源綜合利用發(fā)電等類型，具有良好的環(huán)保功能。分布式電源技術(shù)的運(yùn)用遠(yuǎn)比傳統(tǒng)能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用有更多的益處，與傳統(tǒng)的發(fā)電燃料相較，分布式電源發(fā)電所產(chǎn)生的有害氣體是相對(duì)較少的，并且分布式電源不需要升壓也可直接并入配電網(wǎng)進(jìn)行發(fā)電，所以也大量降低了磁場(chǎng)等造成的電磁危害污染。

現(xiàn)今面對(duì)全球的能源危機(jī)與環(huán)境壓力問(wèn)題，人類渴望利用可再生能源來(lái)代替有限能源且污染環(huán)境的常規(guī)能源，對(duì)電能的選擇上越來(lái)越注重綠色環(huán)保這一側(cè)重點(diǎn)。使用分布式電源讓在能源利用的選擇上賦有多樣性。從社會(huì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)方面評(píng)價(jià)，使用分布式電源進(jìn)行發(fā)電對(duì)現(xiàn)今社會(huì)低碳環(huán)保政策的實(shí)施是有巨大推進(jìn)作用的。

4.結(jié)論

分布式電源接入一方面使配電網(wǎng)的安全上存在風(fēng)險(xiǎn)性，另一方面又能有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。分布式發(fā)電作為一種新型的能源發(fā)電模式，合理運(yùn)用其優(yōu)勢(shì)是社會(huì)可發(fā)展戰(zhàn)略的必要選擇，研究并做好分布式電源的規(guī)劃與配電網(wǎng)的融合對(duì)現(xiàn)今社會(huì)有重要意義。

* [1]陳昌.淺談分布式電源的接入對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].科技風(fēng) ,2012,23∶45.

* [2]姜麗珍,路正霞,翟慧慧,等.分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)性和經(jīng)濟(jì)性的影響[J].通訊世界,2017,08∶215.

* [3]陳永昌.淺談分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè) ,2015,29∶143—144.