淺談分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響

王志國

摘要：本文作者在闡述分布式發(fā)電的概念和含義的基礎(chǔ)上，首先介紹了分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，其次從對(duì)電壓的影響、對(duì)繼電保護(hù)的影響、對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響等三個(gè)方面詳細(xì)介紹了分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電;配電網(wǎng);影響

引言

分布式發(fā)電 DG（Distributed Generation）是指直接配置在配電網(wǎng)或負(fù)荷附近的發(fā)電設(shè)施經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的發(fā)電。DG 可以包含任何安裝在用戶附近的發(fā)電設(shè)施而不論這種發(fā)電形式的規(guī)模大小和一次能源的類型。

1 分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)

1.1 經(jīng)濟(jì)性好

由于分布式發(fā)電的一次能源大多為無成本的自然資源和廢棄資源的回收利用，如風(fēng)力發(fā)電、光伏電池、余熱發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等，能夠顯著降低發(fā)電成本，提高能源利用效率，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

1.2 提高可靠性

當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍能保持正常運(yùn)行，因此可提高對(duì)局部負(fù)荷供電的可靠性。

1.3 具有調(diào)峰作用，減小電網(wǎng)發(fā)展壓力

分布式發(fā)電一般接入負(fù)荷中心，能夠減小各終端變電站母線的等值負(fù)荷，從而緩解對(duì)電力系統(tǒng)功率傳輸?shù)男枨螅谕恋刭Y源十分緊張的形勢(shì)下，減小了電網(wǎng)發(fā)展的壓力和困難。

1.4 投資省，建設(shè)周期短

分布式發(fā)電的裝機(jī)容量小，靠近負(fù)荷且不需要建設(shè)變配電站，總體投資小，建設(shè)周期短，既避免了過大投資的風(fēng)險(xiǎn)，又能夠很快建成以滿足負(fù)荷發(fā)展需求。

1.5 有利于環(huán)境保護(hù)

分布式發(fā)電往往采用太陽能、風(fēng)能等清潔的可再生能源，可以有效地減少有害物質(zhì)的排放，有利于資源和環(huán)境保護(hù)。

2 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)的影響

分布式發(fā)電的接入使配電網(wǎng)中各支路的潮流不再是單方向的流動(dòng)，因此分布式發(fā)電的引入必然給整個(gè)電網(wǎng)帶來深刻的影響。除了各種分布式發(fā)電形式的技術(shù)本身還有待于進(jìn)一步研究和完善外，從與傳統(tǒng)電網(wǎng)連接的角度，分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)運(yùn)行還面臨如下的問題。

2.1 對(duì)電壓的影響

電壓維持在規(guī)定范圍內(nèi)才能保證電能質(zhì)量。配電系統(tǒng)的調(diào)壓規(guī)則是以潮流從變電站流向用戶為基礎(chǔ)的，但在分布式電源接入電網(wǎng)之后，配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流的大小和方向有可能發(fā)生巨大改變，從而使電力系統(tǒng)中某些部分的電壓也發(fā)生變化。分布式電源接入配電網(wǎng)后會(huì)影響系統(tǒng)電壓的變化，使其增大或減小，主要通過兩種方式：（1）分布式發(fā)電與當(dāng)?shù)氐妮敵隽吭黾樱ɑ驕p小），此時(shí)分布式發(fā)電將抑制系統(tǒng)電壓的波動(dòng);（2）分布式發(fā)電不與當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，如對(duì)利用自然資源的影響很大，一般很難控制，所以這類分布式發(fā)電很難與當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，此時(shí)分布式發(fā)電將增大系統(tǒng)電壓的波動(dòng)。

此外，傳統(tǒng)配電網(wǎng)一般呈輻射狀，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀況下沿饋線潮流方向，電壓逐漸降低。接入分布式發(fā)電后，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下（視負(fù)荷恒定不變），由于饋線上的傳輸功率減小以及分布式發(fā)電輸出的無功的支持，使得沿饋線的各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高，電壓被抬高多少與接入的分布式發(fā)電的位置以及總?cè)萘康拇笮∮嘘P(guān)。基于以上分析可知，分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)后會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的電壓產(chǎn)生很大的影響，傳統(tǒng)的電壓控制方式可能不再適用。因此，如何改造原有的各類控制裝置，使其適應(yīng)分布式發(fā)電的接入，將是我們面臨的實(shí)際問題。

2.2 對(duì)繼電保護(hù)的影響

分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)后，輻射式的網(wǎng)絡(luò)將變成一個(gè)遍布電源和用戶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，潮流也不再單向地從變電站母線流向各負(fù)荷。配電網(wǎng)的根本性變化使得網(wǎng)絡(luò)各種保護(hù)定值與機(jī)理發(fā)生了深刻變化。故障發(fā)生時(shí)為確保保護(hù)裝置正確動(dòng)作，應(yīng)切斷電網(wǎng)中的分布式電源。從而引發(fā)以下問題：（1）過電流故障的切除與分布式發(fā)電的切斷在時(shí)限上的配合; （2）自動(dòng)重合閘開斷時(shí)間間隔內(nèi)，確保分布式發(fā)電快速切斷; （3）在架空線和地下電纜的混合線路中切斷分布式發(fā)電，變壓器空載運(yùn)行，電纜對(duì)地電容與變壓器的線圈發(fā)生鐵磁諧振，產(chǎn)生不規(guī)則的高電壓、大電流，嚴(yán)重威脅線路的電力設(shè)備。

2.3 對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

分布式發(fā)電給配電網(wǎng)規(guī)劃所帶來的影響主要概括為以下幾個(gè)方面：

（1）分布式發(fā)電的出現(xiàn)會(huì)使電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測、規(guī)劃和運(yùn)行與過去相比有更大的不確定性。大量的用戶安裝分布式發(fā)電為其提供電能，使得配電網(wǎng)規(guī)劃人員更加難于準(zhǔn)確預(yù)測負(fù)荷的增長情況，從而影響規(guī)劃。

（2）規(guī)劃問題的動(dòng)態(tài)屬性同其維數(shù)密切相聯(lián)，若在出現(xiàn)許多發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，使得在所有可能的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)布置方案更困難。

（3）對(duì)于想在配電網(wǎng)安裝分布式發(fā)電的用戶或獨(dú)立發(fā)電公司，他們與想維持系統(tǒng)現(xiàn)有的安全和質(zhì)量水平不變的配電網(wǎng)公司之間的沖突。為了維護(hù)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，必須使分布式發(fā)電能夠接受調(diào)度，要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，通過電力電子設(shè)備對(duì)其進(jìn)行需要的控制和調(diào)節(jié)，將分布式發(fā)電單元集成到現(xiàn)有的配電系統(tǒng)中，這不但需要改進(jìn)現(xiàn)有的配電自動(dòng)化系統(tǒng)，還要由被動(dòng)到主動(dòng)（電壓調(diào)整、保護(hù)政策、干擾和接口問題）地管理電網(wǎng)。

（4）分布式發(fā)電機(jī)組類型及所采用能源的多樣化，使得如何在配電網(wǎng)中確定合理的電源結(jié)構(gòu)、如何協(xié)調(diào)和有效地利用各類型的電源成為迫切需要解決的問題。

3 結(jié)論

分布式電源同配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，能夠充分發(fā)揮分布式發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢(shì)，提高能源利用率，減少污染物的排放，降低配電網(wǎng)網(wǎng)損，提高供電可靠性，目前許多國家和地區(qū)都提倡分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行。但是隨著分散發(fā)電的不斷發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)的影響也日益明顯，特別是對(duì)電網(wǎng)安全、繼電保護(hù)、電網(wǎng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)等影響較為顯著。已有經(jīng)驗(yàn)表明，這些問題完全可以通過技術(shù)水平的提高和技術(shù)手段的改善解決，應(yīng)該盡快開展針對(duì)性的科研開發(fā)，使分布式發(fā)電并網(wǎng)有章可循，從而促進(jìn)我國分布式發(fā)電的快速發(fā)展。

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（作者單位：國網(wǎng)臨城縣供電公司）