淺析分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響

鄭致晶

【摘 要】由于電力供給已經(jīng)逐漸跟不上科技的進(jìn)步，所以必須對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)。配電網(wǎng)是供電的基礎(chǔ)，因此必須通過各項(xiàng)措施來保證其可以穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)過程中不會(huì)受到其他因素的干擾而發(fā)生故障。分布式電源是采用電源網(wǎng)絡(luò)的形式來完成電力供給的，相對(duì)不容易出現(xiàn)故障，同時(shí)也可以保護(hù)整個(gè)供電系統(tǒng)，對(duì)配電網(wǎng)的升級(jí)有著重要的作用。本文就對(duì)分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】分布式電源;配電網(wǎng);影響

近年來，分布式電源技術(shù)以發(fā)電形式靈活、所用原料廣泛、環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)，得到了很快的發(fā)展。隨著工商業(yè)供電可靠性要求的不斷提高和電力技術(shù)的不斷發(fā)展，分布式電源將會(huì)成為配電網(wǎng)中的一支重要力量。從目前來看，分布式電源主要接入對(duì)象是配電網(wǎng)領(lǐng)域，其接入使得電力系統(tǒng)變得更加高效靈活。它的接入接改變了配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，由輻射性網(wǎng)絡(luò)過渡到分布的點(diǎn)狀電源直接和用戶負(fù)荷相連的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)大規(guī)模接入時(shí)，無疑將對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生很大影響。

1、分布式電源概述

分布式電源指的是可以在現(xiàn)有的配電網(wǎng)中經(jīng)濟(jì)安全地運(yùn)行，根據(jù)特殊終端的需要，所設(shè)計(jì)并安裝在特殊終端附近的小型發(fā)電機(jī)（組）。大部分分布式電源的容量較小，獨(dú)立于電力系統(tǒng)。分布式電源的燃料較常見的為天然氣等生物質(zhì)能和輕油等化石能源，輸送通道不經(jīng)過電網(wǎng)，通過管網(wǎng)或者電纜系統(tǒng)供給給特殊地域并且部分分布式電源可用冷電熱三種方式進(jìn)行商供。分布式電源提高了供電可靠性，而且是一種于環(huán)境有利的利用方式，能夠節(jié)約資源，是一種重要的發(fā)電方式。和電網(wǎng)比較，分布式電源有其特有的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以增加經(jīng)濟(jì)收益，減少土地利用，而且有利于環(huán)境保護(hù)，并且分布式電源可以用于備用或者獨(dú)立的供電方式?，F(xiàn)在大概有以下幾類分布式電源：火力發(fā)電機(jī)如微型燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電、部分電化學(xué)裝置如燃料電池。研究分布式電源如何并網(wǎng)是研究其對(duì)配電網(wǎng)影響的基礎(chǔ)。以上分布式電源當(dāng)中，熱力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電、電化學(xué)裝置及一些風(fēng)機(jī)是利用電力電子裝置進(jìn)行并網(wǎng)，而風(fēng)力發(fā)電是直接并網(wǎng)。

2、分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響

2.1電壓升高

饋線俗稱電纜線，在配電網(wǎng)中起到傳輸信號(hào)能量的作用，其優(yōu)點(diǎn)是在傳輸過程中損耗很小。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)通常是以饋線作為基本單元的，并且整個(gè)線路都呈現(xiàn)出放射式的分布。這種分布方式的優(yōu)點(diǎn)在于范圍大，并且過程中的電力浪費(fèi)較小，所以是世界范圍內(nèi)比較常用的一種配電網(wǎng)構(gòu)建方式。這種配電網(wǎng)，電力是由電源流向負(fù)載的，并且在運(yùn)行的過程中，電壓會(huì)隨著電流的方向逐漸降低，這是一種常見且正常的現(xiàn)象，并不會(huì)對(duì)供電工作造成較大的影響。但是采用分布式電源，則可能出現(xiàn)反向的現(xiàn)象，電壓隨著電流的方向升高，從而使用戶側(cè)的電壓高于變電站母線電壓。電壓升高是一種比較常見的現(xiàn)象，雖然可以一定程度上提升電器的功率，但是可能使整個(gè)系統(tǒng)處于超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，如果不能得到改善，就可能是系統(tǒng)癱瘓。通常情況下，饋線的電壓都會(huì)高于標(biāo)準(zhǔn)值10kV，如果得不到控制，可能對(duì)線路造成很大的影響。因此，我們通常會(huì)將分布式電源接入到電壓調(diào)節(jié)裝置中，來控制電壓升高的現(xiàn)象。

2.2電壓降低

通常來講，分布式發(fā)電裝置的容量和接入位置的不同，所產(chǎn)生的影響也使不同的。尤其對(duì)于電壓而言，這種影響的差異是很大的。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果先將分布式電源接入到電壓調(diào)節(jié)裝置中，就可以將電壓控制在一個(gè)平穩(wěn)范圍內(nèi)，同時(shí)減少對(duì)其產(chǎn)生的負(fù)荷。需要注意的是，必須將電源接入到裝置的下游，否則會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。這種調(diào)壓裝置是采用補(bǔ)償?shù)姆绞絹碚{(diào)節(jié)電壓，從而使其保持在標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)，但是使用這種方法同樣會(huì)產(chǎn)生一定影響。

3、分布式電源對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響

3.1分布式電源接入對(duì)電能質(zhì)量的影響

分布式獨(dú)立電源通過電力電子逆變器并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)給主電網(wǎng)帶來一系列問題，這些問題所帶來的擾動(dòng)對(duì)電能質(zhì)量造成的影響如下：（1）分布式電源的接入會(huì)帶來大量諧波。功率變換器技術(shù)和分布式電源的互聯(lián)結(jié)構(gòu)很大程度上決定了諧波類型和影響大小。換流裝置（主要是逆變器）會(huì)給電力系統(tǒng)帶來諧波電流，故在其安裝時(shí)要適當(dāng)預(yù)測(cè)其諧波影響大小，以確定高次諧波對(duì)電壓變形作用是否符合標(biāo)準(zhǔn)。需要特別指出的是：功率相同的分布式電源安裝在不同的位置，得到的饋線沿線各節(jié)點(diǎn)的電壓有著較大的波動(dòng)，分布式電源安裝位置越接近線路末端，饋線沿線各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓畸變?cè)絿?yán)重;反之，分布式電源越接近系統(tǒng)母線，對(duì)系統(tǒng)的諧波分布影響越小。（2）電壓的跌落和閃變。當(dāng)在配電系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時(shí)，分布式電源的接入直接提高了電壓，對(duì)故障相電壓的跌落有著抑制作用，但是對(duì)于非故障相來說，隨著分布式電源注入功率的增加，各節(jié)點(diǎn)電壓幅值均有不同程度的增加，并且分布式電源的容量越大，導(dǎo)致非故障相電壓超出額定電壓的情況也越嚴(yán)重。分布式電源能帶來可見的電閃其可能是電機(jī)（如感應(yīng)電機(jī)）啟動(dòng)引起的，也可能是分布式電源輸出功率突變導(dǎo)致線路電壓變化而引起的。所以電閃的形成原因包括發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)或是輸出功率的波動(dòng)，而識(shí)別各種類型的電閃并作出相應(yīng)的解決措施在目前階段是很困難的。

3.2分布式電源接入對(duì)電壓分布的影響

經(jīng)大量研究與實(shí)驗(yàn)表明：不同容量的分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)絡(luò)，將對(duì)饋電線路上的電壓分布帶來重要影響。影響的具體大小和分布式電源的容量大小、接入位置有著密切的關(guān)系。如果分布式電源比用戶負(fù)荷大，配網(wǎng)電壓需要調(diào)低來適應(yīng)分布式電源注入的無功所抬高的節(jié)點(diǎn)電壓。當(dāng)DG正常運(yùn)行時(shí)，分布式電源應(yīng)以較高的功率因數(shù)運(yùn)行，也就是盡可能地多發(fā)有功，少發(fā)無功。

3.3繼電保護(hù)問題

繼電保護(hù)的作用是：當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，供電系統(tǒng)能夠有效切除故障，使損失降到最小，其保護(hù)整定與電網(wǎng)的接線結(jié)構(gòu)有著很大的關(guān)系。DG的引入在一定程度上改變了分電源附近節(jié)點(diǎn)原有的短路狀態(tài)，它將對(duì)配網(wǎng)三段保護(hù)的精確動(dòng)作帶來不確定影響。由于分布式電源的接入，當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，其本身的助增電流或分流將使通過保護(hù)裝置的電流變化不確定，原有保護(hù)的靈敏度和范圍會(huì)發(fā)生改變。這使得各線路繼電保護(hù)的上下級(jí)整定配合變得復(fù)雜。分布式電源接入配電網(wǎng)中還使電保護(hù)方向判斷不明確。配網(wǎng)一般是單端供電，不設(shè)方向保護(hù)元件。當(dāng)接入DG之后，配電網(wǎng)中的一部分線路轉(zhuǎn)變?yōu)殡p端電源供電，即當(dāng)分布式電源節(jié)點(diǎn)的上游線路發(fā)生故障時(shí)，分布式電源所提供的電流將從負(fù)荷側(cè)流向系統(tǒng)側(cè)。無論上、下游何處發(fā)生故障，所產(chǎn)生的故障電流都將通過保護(hù)，因?yàn)闆]有方向元件判斷，只要故障電流大于保護(hù)整定值，保護(hù)便會(huì)動(dòng)作，線路即跳閘，退出運(yùn)行，繼電器的選擇性將失去。電網(wǎng)公司為了達(dá)到配網(wǎng)供電安全指標(biāo)，就要安裝方向保護(hù)元件以起到供電保護(hù)作用?？偟膩碚f其影響可以歸納為以下幾條：①導(dǎo)致本段線路保護(hù)靈敏度降低甚至可能拒動(dòng);②致使本段保護(hù)誤動(dòng)，引起線路跳閘;③導(dǎo)致相鄰保護(hù)和后備保護(hù)誤動(dòng)并可能失去選擇性;④自動(dòng)重合閘可能不能重合成功。

4、結(jié)束語

文章簡(jiǎn)述了分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)電壓、可靠性、電能質(zhì)量等多個(gè)方面產(chǎn)生的影響，同時(shí)也分析了產(chǎn)生影響的原理。通過文章，我們可以發(fā)現(xiàn)接入這種新型的電源，有利于常規(guī)的供電工作，所以可以通過這種電源對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)。在配電網(wǎng)中接入分布式電源可以將單一電源輸電的形式改為電源網(wǎng)絡(luò)輸電，具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。我國對(duì)于這種電源的研究還不完全，實(shí)際應(yīng)用仍然會(huì)存在一些問題。但不可否認(rèn)的是，這種電源確實(shí)給配電網(wǎng)帶來了很大的升級(jí)空間，也可以使供電的穩(wěn)定性提升。

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[2]胡成志.分布式電源對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)影響的分析[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2016.

（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）