分布式發電接入電力系統的問題分析

張 涔

（湖北荊力工程總承包有限責任公司，湖北荊州434000）

0 引言

分布式發電指的是在靠近用戶現場的地方或用戶現場直接配置獨立的小容量發電機組，從而滿足特定用戶的用電需求，其可以向用戶直接提供電能，也可以接入大電網，通過公共電網為用戶提供電能，具有相當的靈活性和經濟性。但實際應用時，分布式發電系統在接入電力系統的過程中還存在一些問題，需要對這些問題進行分析，并提出相應的解決措施。

1 分布式發電系統的優點和意義

常見的分布式發電系統結構如圖1、圖2所示。分布式發電系統具有良好的安全性、可靠性、環保性、靈活性和經濟性。

圖1 獨立光伏發電系統

圖2 獨立風力發電系統

（1）安全性：分布式發電在接入電網后，將使大電網的運行可靠性顯著提升，即便是在大電源點斷電的情況下，依然可以利用分布式發電系統對重要用戶持續進行供電，避免出現全網瓦解的極端情況。

（2）環保性：分布式發電系統所使用的能源，如太陽能、風力、地熱等多為清潔能源，可以大大降低污染物的排放量。依靠低壓輸電線路即可完成電能輸送，可有效避免出現電磁污染的情況，也不會破壞四周的植被。

（3）靈活性：因為分布式發電規模比較小，而且布置相對來說較為分散，在運行過程中一般不會出現災害和事故。和傳統的發電系統相比，分布式發電系統的保障性更好，分布式發電系統使用的模塊設備并不是大型設備，運行效率比較高，維修也相對容易，而且分布式發電系統可以根據不同的用電對象針對性地制定相應的發電模式。

（4）經濟性：相較于傳統的發電系統，分布式發電系統距離負荷中心比較近，更接近用戶，因此可以降低電網傳輸能量的損耗。發電時需要占用的空間面積和土體面積相對來說比較小，所以單位發電量投入的資金也較少，這就節約了發電成本。相較于傳統的發電設施，分布式發電系統需投入的建設資金小，開發周期短，而且技術和設備的規模也比較小，運行時可以結合電網負荷的增長情況來進行擴建，從而減少資金上的投入，降低建設風險[1]。

（5）多元性：分布式發電系統的能源供應渠道和能源利用類型具有多元化的特點，發電時不依賴于單一來源，采用多樣化的能源供應策略，提高了能源安全性，緩解了能源危機。

2 分布式發電系統接入對電力系統產生的影響

如今，分布式發電技術水平日益提升，加上國家節能環保政策的推廣，在電力系統中對分布式發電的應用比例日益增加，這就對電力系統的運行規劃、電力系統保護等造成了影響，主要包括下述幾個方面：

2.1 對系統電能質量和潮流產生的影響

分布式發電接入電力系統后，配電系統單向潮流結構發生了變化，潮流方向和潮流大小沒有辦法進行預測。根據分布式電力系統安裝位置的不同，饋線段的潮流可能變少，也可能增加，一旦饋線上輸出功率負荷超過實際需求，將會導致饋線段的所有潮流和某些段的方向完全相反，潮流發生變化會使原來電壓調整設備的正常調節作用喪失。此外，大量風力發電接入帶來的隨機性會使用電功率出現變化，分布式發電系統的開啟和關閉都會導致電壓出現閃變和波動，傳統旋轉型的DG、基于逆變器的DG以及不同的聯網方式都會引起諧波畸變，在一些特殊情況下會使電力系統出現電壓降低或升高等問題。

2.2 對電力系統規劃產生的影響

在電力系統中接入分布式發電系統將導致電網負荷預測的不確定性變大，從而使配電系統規劃無法準確地對負荷增長情況進行預測。電網的動態屬性和維數有著密切的聯系，由于配電網自身節點非常多，大量接入分布式發電系統會增加實現網絡最優配置的難度[2]。所以，系統運行規劃人員需要對影響進行準確的評估，并找出合理的優化方法，然后給出接入分布式發電的最優容量和最優位置，以保證配電系統運行的經濟性和安全性。需針對供電系統的不同類型，對混合電網建立相應的模型，并對各種電源類型進行合理的協調。當前，國家能源規劃、能源政策對電力系統的規劃決策也產生了比較大的影響。

2.3 對系統安全性產生的影響

分布式發電接入電力系統后會對電力系統的安全性和可靠性產生比較大的影響。例如，配電系統為放射狀時，會使電網結構發生變化，同時還會改變短路電流持續的時間以及短路電流的大小，使原來網絡中的保護裝置出現誤動，并對設備之間的協調運行以及自動重合閘的動作產生影響，尤其是在原電力系統中斷路器極限承載值小于短路電流時會直接導致設備損壞。當分布式發電接入電力系統并網運行時，為避免單相接地短路時非故障相電壓過大，DG在并網運行時需進行接地處理。當DG和主網分離后，會繼續向獨立電網供電，此時會出現孤島效應，不僅會對系統的穩定運行造成影響，還會造成諧振過電壓，對用戶設備造成損壞。另外，研究發現，系統受到外部干擾后，電子設備之間的轉速偏差會變大，從而使振蕩持續時間延長，進而對系統的暫態穩定性造成影響。

3 問題的處理措施

3.1 做好潮流計算工作

在電力系統中接入分布式發電系統后，配電網電源結構會發生變化，為了確保電力系統正常運行，需要經常更新潮流計算。而且因為分布式發電電源的控制策略、技術類型和運行方式比較多樣化，所以，電網的潮流計算和傳統發電系統的計算模型也不一致[3]，節點類型和傳統節點也不相同，需根據實際情況制定出收斂性良好的潮流計算方法，解決計算量過大的問題。

3.2 電壓控制

電網中接入分布式電源后，需從外部和自身兩個方面著手控制電網電壓，可以利用分布式發電系統來加強對電壓的控制，并優化電壓控制方法。此外，還可以利用大容量無功補償設備進行協調，達到外部控制的目的[4]。

3.3 電能質量控制

分布式發電系統接入電力系統后，局部電網會出現電壓波動、電壓過大、瞬時涌流大等問題，電能質量會受到一定程度的影響。為解決上述問題，可對分布式電源的電壓質量及其對大電網的影響進行評估[5]，并利用儲能措施來解決電能質量波動的問題。

3.4 穩定性控制

由于分布式電源并網容量增加，大電網的電壓、功角、穩定性以及頻率都會受到比較大的影響。針對這些問題，需要對含有分布式發電系統的大電網進行建模，并對其運行穩定性進行分析，然后針對電網的實際情況合理地選擇控制系統和電子換流器。

4 結語

綜上所述，分布式發電作為一種新型發電技術，其優勢日益凸顯，應用前景廣闊。當前，生活供電主要來自于傳統的發電系統，但隨著分布式發電技術的不斷進步，分布式發電必將造福于民，實現為人們持續提供清潔的電力能源的目標。

[1]段嗣昊.含分布式發電的配電網無功優化[D].濟南：山東大學，2015.

[2]崔艷龍.含分布式發電的配電網規劃研究[D].成都：西南交通大學，2013.

[3]劉磊.分布式發電接入系統的雙目標優化[D].長沙：湖南大學，2009.

[4]王晶.計及分布式發電的配電網規劃研究[D].濟南：山東大學，2008.

[5]陳琳.分布式發電接入電力系統若干問題的研究[D].杭州：浙江大學，2007.