分布式電源對配電網影響與協調控制策略研究

謝笑寒　董新　李雪云　吳昊

摘 要：在我國電網技術的不斷發展下，分布式電源已經被廣泛應用到了配電網運行中，在應用過程中體現出了分布式電源的眾多優勢，但是因為分布式電源近年來較為廣泛的引入到各個地區，這也為配電網運行帶來了一定的問題。所以本文將針對配電網結構和運行方面所受到的來自于分布式電源的影響進行分析，并據此提出相應的協調控制策略。希望與分布式電源相關的理論研究，能夠在配電網實際工作的開展中提供一定的幫助。

關鍵詞：分布式電源；配電網；控制策略；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.152

0 引言

分布式電源在配電網中的接入，改變了原本的一些相關的運行數據，這可能會對配電網造成各種各樣的影響，例如短路故障、電流大小和潮流方向以及電壓分布的改變等，所以就需要根據現有的情況來采取一定的控制策略，以改善目前水平的各地配電網中因為分布式電源的接入所造成的故障問題，接下來將對此進行分析。

1 分布式電源的基本概念

（1）分布式電源的含義。它實際上指的是，一種包含太陽能發電、風力發電、燃料電池、蓄電池以及燃氣輪機等，并將這些作為發電能源的電源概念[1]。在分布式電源的運行過程中能夠幫特定用戶或者作為配電網的穩定運行輔助性的提供電能的微電源。

（2）分布式電源的特點。首先，分布式電源正常情況下安裝在比較靠近用電負荷中心的，通常是可以直接向用戶進行供電的，這樣就能夠幫助電能在當地進行消費，而其所屬的微電網潮流一般不會超過上級變壓器，整體來說分布式電源在應用過程中能夠對成本進行有效的控制，在發電過程上也更具有可靠性。

其次就是分布式電源裝機電量基本會一百兆瓦以下，在十八個國家中，只有兩個國家規定分布式電源裝機為百兆瓦級，在美國、法國和丹麥以及比利時等國家基本都將其限制在十兆瓦或者更低，我國則是規定在六兆瓦以下。另外它對于配電網的接入電壓等級一般的要求不會太高。

最后，分布式電源相對來說會更加的環保，在發電過程中基本沒有廢氣產生，所使用的發電能源基本也都是可再生的清潔能源。

2 具體影響

（1）配電網潮流。當分布式電源接入配電網之后，會對配電網潮流造成一定的影響，會對饋電線路的潮流方向、潮流大小以及節點電壓進行改變。并且分布式電源的接入會將原本的無源配電網絡轉化成后來的有源配電線路，在這樣的電網運行情況下最為理想的狀態就是，令分布式電源與配電網之間實現功率交換近平衡，在其中多余出來的或者需要補充的電力負荷都會通過并聯變壓器與配電線之間的有功傳輸和無功補償過程來達到相互之間的平衡。

（2）繼電保護。在配電網成為多源復雜網絡之后，如果依然按照原有的方式來進行運行，繼電保護裝置和安裝自動裝置就有可能因此出現拒動和誤動的情況。另外，繼電保護裝置電流保護位置或者短路故障出現的相應情況下，都有可能會造成裝置的運行問題，如果短路故障發生在電流保護下游，此時電流保護裝置也在分布式電源下游時，此時短路電流與保護范圍在增大，這樣繼電保護裝置就容易發生誤動，而另外一種情況是，二者都在上游這種情況，這會使得分布式電源進行反方向保護，而這樣進行電流注入方式就會失去方向性。

（3）供電可靠性。分布式電源對于配電網的供電可靠性的實際影響，這是需要進行辯證分析的，因為這其中包含不同的利與弊。首先來說一下優勢部分，因為分布式電源能夠對一部分的用電負荷進行平衡，這是對配電網的輸電能力有幫助的；并且，因為節點電壓的調整情況的不同，這也能夠因為節點電壓升高加強配電網的電壓調節能力；另外，如果配電網發生故障，其所在的微電網可以自動進行孤島運行，這體現了分布式電源可以進行獨立供電的特點，只要對其進行一定的隔離，分布式電源還是可以繼續運行。但是除了上述這些情況以外，分布式電源的應用過程中也存在一定的不良影響，其容量大小、安裝環境、接線方式不當等原因都會造成分布式電源對配電網造成不良影響，上述問題可能會導致電力供需失衡或者電壓水平波動，所以在安裝過程中一定要格外注意這幾個部分[4]。

3 調控策略

（1）協調控制架構。對于分布式電源配電網的協調架構來說，有三層結構，這三部分分別有著重要作用，分別是配電網調度層、微電網集中控制層、微電源/儲能/負荷等各設備的就地控制層這三個部分。首先是在協調控制架構中配電網控制層的工作中，主要負責微電網內部各類運行參數以及設備狀態信號等數據傳輸工作的調度層，可以將信號數據等傳輸至配電網調度中心，這樣能夠良好地實現與配電網的信息交換，在調度方面也會更加統一。第二是微電網集中控制層的功能，主要是幫助微電網的優化運行與能源利用率來進行提升。最后是就地控制層則主要是將相關設備的運行工況數據上傳到微電網中央控制器，然后再根據其所下達的命令進行設備就地控制的指令下發。

（2）仿真驗證。當運用HOMER軟件來對某日的微電源/儲能/負荷設備進行仿真模型的組件和計算的過程中，因為儲能裝置充放電的原因，這就使得聯絡線路的傳輸功率穩定，所以就能夠在調度中心的規定限值以內。孤網運行狀態則通常要在配電網發生故障之后才會運行，而在孤網運行狀態的仿真驗證里，由原來的充電模式改換成為放電模式，因為在這個時候風電功率與光伏電源的功率兩個變量合在一起就可以符合負荷需求，而孤網運行狀態穩定之后，儲能設備不放不充，在運行一段時間過后，儲能設備自動轉為充電模式。

4 結束語

綜上所述，仿真驗證能夠幫助相關的工作人員了解故障情況以及非故障情況下分布式電源對配電網影響所產生的實際數據，具有良好的參考價值。所以在今后的配電網針對分布式電源的控制策略，可以對仿真驗證部分進行進一步的加強和細化。

參考文獻：

[1]肖浩，裴瑋，鄧衛，孔力.分布式電源對配電網電壓的影響分析及其優化控制策略[J].電工技術學報，2016（31S1）：203-213.

[2]張凱翔，張肖青.分布式電源對配電網影響與協調控制策略研究[J].智能電網，2017，504：373-378.

[3]楊新法，蘇劍，呂志鵬，劉海濤，李蕊.微電網技術綜述[J].中國電機工程學報，2014（3401）：57-70.

[4]鐘清，張文峰，周佳威，劉東，陳炯聰，陳云輝.主動配電網分層分布控制策略及實現[J].電網技術，2015（3906）：1511-1517.