分布式電源對配網供電電壓質量的影響

陳智瑩

（廣東電網有限責任公司清遠清新供電局，廣東 清遠 511800）

0 引 言

隨著我國經濟水平的逐步提升，人口數量的不斷增加，社會對用電需求也不斷提高，因此對我國的供電系統有了更高要求。隨著廣大用戶的用電需求日益加大，以往的供電模式已無法滿足需求。因此，有關部門對用電高峰期供電網絡中電壓質量不穩定等技術問題進行了集中探討，并組織電工技術人員進行技術攻堅。目前，已經開始進行新型供電模式的探索開發，以便未來分布式電源入網時減少對電壓質量的影響

1 分布式電源的概念和特點

1.1 分布式電源的概念

分布式電源是一種設備，是在用電戶附近設置來為用電戶提供電能。分布式電源產生電源有許多種途徑，如風力發電、潮汐發電及太陽能發電等。由于可以通過多種方式來產生電能，所以分布式電源是一種可以應用于多種地方的發電電源。因此，分布式電源既可以直接作為電源向用戶供電，又可以接入配電網和公共電網一起為用戶供電。

1.2 分布式電源的特點

分布式電源主要有以下4個特點。（1）價格實惠便宜。由于分布式電源具有多種電源產生方式，所以可以通過不同的電源供應商進行市場競爭，從而選擇出適合各種類型用戶的價格區間。（2）分布式電源體積小、易移動。這對于偏遠地區是極其重要的。因為公共電網往往不能向偏遠地區提供安全可用的電能，而分布式電源體積小，易移動，能在短時間內啟動，從而保證了偏遠山區的供電。（3）分布式電源能夠使配電網更穩定。用電高峰時期，如果將分布式發電作為備用電源，能調節此時期的用電量，使得電能實現有效利用。用電低谷時期，分布式發電能有效提高用電效率，減少電能浪費。（4）分布式電源具有節能環保性。分布式電源是通過風能、太陽能等可再生能源轉化而來，且能夠高效利用發電產生的廢能生成熱和電，減少污染。

2 分布式電源入網給配電網電壓質量帶來的影響

分布式電源接入配電網時，會對配電網中分析電路的電壓穩態造成影響，進而影響到全局配電網絡中電壓質量穩態。分布式電源的接入對于電壓質量是把雙刃劍。一方面，分布式電源中的分散式電源供電方式和就地式電源供電方式能顯著提高供電的質量和利用率，同時分布式電源的接入能夠使配電網加快供電速度，讓用戶能夠及時用電，從而避免用電高峰時期用戶不能使用穩定電源的現象。另一方面，分布式電源會受國家的相關政策、環境條件以及用戶的多樣需求等制約，使得分布式電源的穩定性受到影響，從而影響到配電網電壓。

2.1 分布式電源的相關指數不同時電壓質量也會有相應變化

2.1.1 相對電壓變化率

電網中，電力系統電壓、功率的穩態分布會影響電壓分布。當向一個電網輸入的功率和負荷發生變化時，電壓質量會發生改變。因此，分布式電源主要通過改變輸入功率來影響電壓變化，當電壓變化時，電流也會有一定改變。

2.1.2 電壓波動變化

通常在電網強度較大時，導致電壓波動的主要因素是電力系統中短路容量的增量變大。將分布式電源并入電力系統后，必定會影響電力系統短路容量的變化，進而對常規電網性能造成影響。通常在電網出現系統故障或者爆發性負荷投切時抑制或者削弱電壓變化波動情況。同時，分布式電源接入電網后，電壓質量波動會改變電網注入功率，進而導致電壓質量的下降。

2.2 分布式電源入網后電壓的變化

影響并網后電力系統中電壓變化的主要原因在于分布式電源容量的大小不同。主要是因為入網后的分布式電源，存在的意義更傾向于一種輔助性質的額外電源。當電力系統中主要的供電設備發生故障或者損壞時，作為備用方案的分布式電源才能被啟用。當城市用電超負荷或者負載運行時，會采用分布式電源來穩定電力系統的運作。將分布式電源做為輔助性電源在電力系統中運作的原因有兩點。首先，分布式電源過多接入電網會影響電壓的波動，造成供壓網絡的不穩定[1]。其次，采用分布式電源發電的成本較高，長期使用會造成盈利虧損。

2.3 分析電壓質量與電源功率因數的關系

并入分布式電源的配電系統中，技術人員對運行數據的變化周期進行分析，根據分析的結果提出分布式電源的功率參數變化會對電網電壓質量造成幾重影響。同時，研究結果表示，分布式電源滯后和超前的情況下分別對配電系統中電壓質量起到增強作用和抑制作用。根據實踐總結理論，分布式電源的接入功率在超前時段時，配電網絡中電壓的數據變化細微，并且存在抑制電壓數值的情況；反之，在接入電源功率滯后時段，配電網絡中電壓的數據變化較大，且數據的變化傾向為增大電壓值。出現這種現象的原因是滯后的電源功率會導致配電系統采取降低無功功率的輸出來減少電網系統因負荷無功功率下降而導致的電流峰下降問題。但為平衡電網輸出功率而升高電網電壓，將會加重能量損耗問題的嚴重性。分布式電源并入城市電網系統后，會使電網系統中電壓降低饋線的斜率，隨著分布式電源功率由吸收功率變為輸出功率的過程而增大。此過程中需要安裝變壓器等調壓設備。由于電壓饋線曲線會隨著分布式電源功率變化而上移，所以可以測出一個穩定的功率參數[2]。

2.4 對諧波的影響

分布式電源在配電系統中運行時，強大的電流在設備之間流通會形成諧波，將會造成能量損耗問題，并影響設備穩定運行狀態。配電網中，主線之間會形成一個大環閉路，同時在用戶家中也會并聯很多用電器，那么在用電器或者供電設施啟動或者關閉時，會產生一定量的諧波，閉環電路中的諧波在同一時間產生，會對配電網絡的安全構成威脅。同時，諧波的物理特性會影響配電系統中電壓的穩定性，造成一定范圍數值的波動。設計分布式電源并網過程時，一定要考慮到電網所在服務區域的劃分，防止在同一供電系統周圍，集中產生大量諧波，不僅會對電網總功率造成影響，從而形成損耗，而且會對發電設備造成影響[3]。

2.5 不同分布式電源類型的應用

日常生活中，電能所扮演的角色越來越重要，城市對電能的需求量也在不斷增加，但是城市發電設施的承受能力不能應對嚴峻的用電量需求。因此，分布式電源的并網配電，尤為重要。目前，多采用的是新能源分布式電源類型，但是也存在一些顯著問題。例如，太陽能、風能及潮汐能等電源的經濟效益雖高，可是受自然因素制約嚴重，同時接入電網的位置也離母線較遠，途中輸送電壓形成的損耗也非常嚴重，所以在節點的電壓也會有所降低，影響電器的使用。此外，對于分布式電源的使用，還是主營輔助性電源供電方案，限制了分布式電源的發展與規模化運營[4]。新型分布式電源的優勢也很明顯，運營成本較低，管理成本也較低，沒有污染排放。

3 結 論

由于社會經濟的不斷發展，人們的用電需求日益增加，消耗了大量電力資源，所以能源枯竭問題或許會成為現實。為避免能源枯竭問題的發生，我國不斷貫徹落實節能環保戰略目標，在電力行業廣泛開發和利用可再生能源，并在分布式電源對配電網電壓質量的影響方面進行了投入式研究，也提出了相關可行性的完善方案。這些可行性方法的提出對配電網電壓質量的提高、能源投資的減少、能源消耗的降低、人均持電占有率及電力供應質量都有了正態影響[5]。