分布式電源對配網供電電壓質量的影響與改善

楊周陽 楊洪偉

摘 要：當前，電網建設規模與電能消費持續擴大，且隨著電廠發電與供電方式的矛盾問題突出，分布式電源能夠有效緩解電力供需矛盾問題，通過合理的配網組合方式，能夠明顯改善供電電能智能。此次研究主要是探討分析分布式電源對配網供電電壓質量的影響與改善，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：分布式電源;配網供電;電壓質量;影響與改善

由于傳統能源在未來將面臨資源枯竭問題，我國對于環境保護的重視程度，以及電力系統運行存在的弊端問題，從而導致多數學者開始研究分布式電源技術。大電網與分布式發電，特別是針對可再生能源的發電組合方式，被認為是降低能耗和減少投資的重要方式。在配電網中，用電負荷的波動性比較大，且由于不確定因素所導致的負荷變化，將會加大電網規劃設計與運行難度。當前在分析分布式電源對配電網供電電壓質量影響時，需要應用到剛性率和短路比方式評估，采用仿真模型驗證評估方法的可行性。需要注意的是，配電網供電質量會對供電安全性造成嚴重影響，因此為了更好地處理該類問題，必須注重建設和改造配電站。

1、分布式供電方式的分類與定義

相比于互聯網供電模式、集中型供電模式來說，分布型供電方式具備特殊性，屬于多模塊獨立電源組成，且獨立電源與周邊環境兼容，獨立電源為公共電力部門所擁有，個人擁有以及第三方擁有，可以有效滿足電力系統要求和用戶需求。分布型電源可以為用戶所安裝的蓄能技術與措施。在不考慮發電設備功率以及能源使用功率問題時，其包括冷熱電聯產方式。從某種角度看，我國小機組發電設施等均屬于分布式供電設施范疇。

分布式供電電源的研究領域存在差異性，在能源再生應用研究中，分布式供電單元劃分為可再生能源發電和不可再生能源發電。對于前者來說，多應用熱能、風能等清潔能源實現;對于后者來說，包括固體燃料發電，例如發電輪機、燃料電池等。按照供電電源和電力系統連接形式，可以將分布型供電電源劃分為逆變器型和旋轉型。

2、分布式電源對配網供電電壓質量的影響分析

2.1對電壓分布運行的影響

在配電網運行系統中接入分布式運行系統時，配電網供電系統會從發射型供電模式逐漸轉化為多電源。長期以來，由于發射型供電模式的弊端問題日益加劇，因此開始采用多電源發電模式。此種發電模式屬于多電源發電，且不同電源所形成的電壓分布差異比較大，因此分布型發電電源與線路末端無限接近時，就會加大對電源線路電壓的影響。當與供電系統主線路越靠近時，對于電源線路的電壓影響比較小。

2.2電壓閃變

傳統供電網絡所發生的電壓閃變問題，多是由于電壓負荷不穩定所致。在應用分布型供電電源之后，也相應增加了電壓閃變的原因，且原因多分為以下幾種：首先，分布式電源使用者具備該類電源的運行權和使用權，且電源在運行期間會發生隨機啟動和停止問題;其次，通過應用可再生能源的供電電源，極易受到天氣和氣候的影響，在處理和維護熱點聯產供電機組時，也會按照地區用戶的實際需求，優化調整供電模式。此外，主供電系統電壓控制設備與分布型電源的電壓控制設備之間存在影響關系，從而引發電壓閃變問題。

2.3電壓跌落

在出現變壓器三相短路問題時，電網人員可以采用分布式電源太高變壓器變壓，對電網進行優化改善，避免其多次出現電壓問題，且能夠加大分布型電源注入功率。分布型電源包括逆變器和同步機，且相比于逆變器來說，同步機對于電壓功率調整的反應速度比較低。因此同步機電源改善電壓跌落的續航時間也不足逆變器。對于變壓器所產生的單相故障問題來說，分布電源對于故障相存在高電壓作用，能夠阻止變壓器電壓跌落情況發生，而且能夠加大電源輸出功率，提升改善效果。針對無故障的相來說，在增加輸出功率后，也會相應提升網絡節點的電壓，當分布型電源電壓容量持續擴大時，也會相應增加無故障相的電壓，極易超出變壓器額定電壓范圍。

2.4諧波影響

分布型電源是采用電力設備構建的變流裝置與總配電網進行連接，當平板開關電源時，會導致開關和電源充電產生諧波分量，從而對配電網問題產生諧波污染。按照相關研究能夠看出來，分布型電源與電網連接位置固定時，分布型電源的總功率會決定電網饋線所產生的電壓系數畸變率，當總功率占據電源的總負荷比率越大時，電纜上同一條饋線的諧波畸變率也就越大。當電網諧波畸變率持續擴大時，可能會超過電網諧波電壓的電壓限制以及畸變安全值。分布型電源安裝在電網的不同位置，電網各饋線上的諧波畸變率差異也比較大。當分布型電源安裝位置與電網線路末端比較靠近時，電網饋線不同網絡節點的諧波電壓畸變率就越高。當分布型電源與電網系統的母線端靠近時，電網饋線不同網絡節點的諧波電壓畸變率就越低。

盡管分布型電源會導致總配電網出現供電質量問題，然而分布型電源也能夠改善電流質量，當配電網絡工作負荷量比較大時，應當快速投入使用備用分布型電源，這樣能夠明顯提升配電網供電穩定性。

3、改善電壓質量

3.1控制電壓

相比于旋轉型供電電源來說，逆變型分布式供電電源的優勢比較高。當電容量相同時，逆變型分布式供電電源，不會對主供電系統節點電壓造成較大影響。盡管在太陽能和風能等能源影響下，會導致發電量出現不穩定問題，然而對于供電系統節點電壓的影響比較小。當出現該類問題時，逆變型分布式供電電壓，無法有效處理供電系統的電壓波動問題，因此為了更好地處理該項問題，電網管理人員可以應用旋轉型供電電源。在滲透率相同情況下，旋轉型供電電源所提供的這種電流明顯大于逆變型電源，在無外界控制影響下，旋轉箱供電電源能夠有效處理主供電系統電壓質量問題。

3.2儲存能量

在應用可再生能源時，時常會出現發電量不穩定問題。通過應用清潔能源能夠確保發電量的穩定性，此時就必須將能量存儲到主供電系統內部。此外，為了減少主供電系統短路容量，則不能設置獨立的儲能節點存儲電能，而是需要將電能存儲到發電單元里，以此實現電能存儲效果。當前比較常見的電腦存儲方式包括飛輪儲能，電容器儲能以及電池儲能。

3.3恢復配電網故障

當電網變壓器出現故障問題時，所應用的備用分布型電源可以劃分為DBG 與NBDG，必須確保分布型電源供電雙方達成一致。DBG與NBDG在電壓變壓器出現故障問題時，可以明顯提升電壓。因此電網電壓器發生故障問題時，并且備用分布型電源的電流功率比較大，就需要通過各項有效措施恢復配電網用電，全面提升電網供電穩定效能。

4、結束語

綜上所述，通過分析分布式發電模式，提出配電電壓質量改善措施。盡管分布型電源具備穩定性，然而用戶在連接電源之后，會導致電源電壓產生較大波動。此外分布型電源供電模式，可能會對配電電壓閃電產生抑制效果，然而也相應限制了短路容量。針對上述問題來說，電網管理人員可以采用分布式電源并入點控制電壓。分布型電源屬于新型供電方式，此種供電方式所具備的優勢作用比較高，因此需要按照此種模式深入探索發電力策略問題。

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