分布式電源接入對電能質量的影響研究

劉子鈺 鄒婷 張鑫蕊 賈析睿

摘要：隨著電網結構的不斷改進，對電能質量的要求越來越高。優質的電能質量是合格用電的保證，所以保證電能質量水平尤其重要。分布式電源的并網會對系統電能質量造成很多影響，其中有好的影響，同時也有不好的影響。從利來說，要加強分布式電源的并網投入;從弊來講，要分析弊端所在以此對問題進行改善。本文對分布式發電接入電網對電能質量的影響進行了分析與研究。

關鍵詞：分布式發電? ?電能質量? 新能源? 研究

Abstract： With the continuous improvement of power grid structure， the demand for power quality is becoming higher and higher. Superior quality power quality is the guarantee of qualified power consumption， so it is particularly important to ensure the level of power quality. The grid connection of distributed generation will have a lot of impact on the power quality of the system， both good and bad. In terms of profit， we should strengthen the grid connection investment of distributed generation; In terms of disadvantages， we should analyze the disadvantages in order to improve the problems. This paper analyzes and studies the impact of distributed generation connected to power grid on power quality.

Key Words： Distributed generation; Power quality; New energy; Research

1.分布式發電技術的研究背景

眾所周知，石油等不可再生能源歷經了長久發展，但這些能源不是取之不盡用之不竭的，煤炭、石油等資源的過度開采造成了能源短缺，石油危機迫在眉睫。化工能源固然重要，但它們在使用中對環境的影響也是不可估量的。為了應對石油等能源短缺和對環境影響惡劣這兩個問題，新能源的研究被各國提上了日程。

新能源的種類很多，利用方式自然也有很多，其中，為人們生活供電是其主要利用方式，分布式發電這個研究課題也應運而生，并成為了我國傳統電網向智能電網轉變的重要標志。

分布式發電，是將小規模發電機組配置在電網中。它和集中式發電不同的是可以配置在用戶附近，更加方便電力用戶的使用。目前，分布式電網大多都接入中低壓配電網，它生產電能的效率高并且可靠，發電方式靈活多變，它和傳統發電相比最大的特點是對環境友好。分布式發電的廣泛應用補足了傳統發電的不足之處，現已得到許多國家的青睞[1-3]。

2.分布式電源的特點及發展現狀

分布式電源并不是近些年來電力科技的新產物，我國早期的小型火電廠就是分布式發電的一種應用，但它們在發展中因自身缺陷而被時代遺棄了。近年來，分布式電源發展趨勢越來越好，它能夠直接接入配電網或分布在用戶現場附近，對電力系統來說越來越重要。在我國始終重視開發清潔能源，極力創造對環境友好的供電用電環境。作為清潔能源應用的重要方式，分布式電力自然受到國家的重視。我國現已有了許多清潔能源發電站，例如光伏發電站、風力發電站等，它們大多為分布式發電技術提供支持[4-7]。

3.電力系統中的電能質量問題

電能是人們生活中必不可缺的一部分，它的質量關系著每個人，以下4點因素詳述了電能質量為何越發受到人們的關注。（1）許多當代的電子設備都帶有基于微處理機的電子器件，電磁干擾對其影響極大。（2）隨著生活水平的不斷提升，人們越來越重視電力系統運行效率，尤其對用電設備方面格外重視。但凡事都有兩面性，用電設備的使用雖說會給人們提供便捷，但它也會造成電網諧波污染。（3）隨著電力在人們生活中的日益滲透，用戶在方方面面的用電過程中對電能的要求越來越高，對電能質量越來越重視。（4）電力網是由很多部分構成的，各方面要做到協調同步，任何一個局部出了差錯都會造成故障甚至是重大損失。所以，發電方在供電時既要保證電能可靠，更要極杜絕設備帶來的電力擾動，因此電能質量格外重要[8-12]。

4.電能質量的評定標準

在電力系統運行過程中，不可能保證始終以額定電壓、額定電流等額定值運行;實際運行難免會較理想狀態有所偏移。既然有差異，那么實際值和理想值之間就存在差值。電壓指標作為衡量電力系統運行的重要指標之一，它的變動對電網的影響很大。其中，電壓變的不一樣了叫作電壓偏差，表征電壓發生漸變時，離額定值越來越遠的水平。電壓偏差的計算方法也很簡單，就是用某一點實際運行中所測的電壓值減去電網電壓，得到一個值，再用這個所得的值除以額定電壓，也就是說，求出來的是實際電壓較系統電壓的偏移值在額定標準電壓中所占的比例，所以結果用百分數表示最形象。

穩態電壓變動和最大電壓變動是衡量快速電壓變動的兩個指標。電壓在變化之前會維持在一個穩定狀態，后發生變動。這個變動在持續一段時間之后又會達到一個新的穩定的狀態。通過技術測出這兩個穩定情況之下的兩個電壓，后用兩個數據作差，得到的差值就是穩態電壓變動。最大電壓變動，顧名思義就是電壓變動的最大幅度。電網初始運行時，會維持在一個穩定狀態，后隨著運行時間的增長，各項指標會在持續運行中發生變動。在所有變動的數值中一定存在一個最大值和最小值，那么之前的穩態電壓值和后出現的變動最大值或最小值之間的差值，便是最大電壓變動量。

隨著科技的愈加發達，電網規模日益擴大，人們對電網的要求也越來越高。電能質量是衡量電網水平的重要因素，所以確保電能質量的優質格外重要[13-15]。

5.分布式電源并網對電能質量的影響

分布式發電技術勢不可擋。它對電力系統電能質量、負荷預測、系統潮流、保護裝置等多方面均有影響。（1）集中式電網一般呈輻射狀供電;穩態運行時，電源端電壓最高，從電源端開始，沿著輸電線路到負載端，就這一方向，電壓越來越低，負載端電壓是最低的。分布式電源接入后，會輸出功率，補償了一部分原電網的功率，這樣一來，線路上輸出的功率就少了;功率降低了，線路的電壓損失自然也更少了。電壓損耗的減少使得沿饋線的各負荷節點處電壓被抬高，會造成某負荷節點電壓超過標稱值，嚴重的還會干擾潮流的方向。（2）分布式電源并網會用到很多的電力電子元件，幾乎每個元件都要運行投入使用，這樣就不可避免頻繁地開關倒換，容易造成諧波污染。（3）分布式電源的啟停不易控制，并且受到許多因素的制約。地理位置不同會限定它的使用，用電方的要求也是相當重要的制約條件，其次還有政策法規限定。由于制約因素過多，因此就要求分布式電源要有規則地啟動和停運。不規則啟停，會造成功率的不穩定變動，進而干擾到電壓控制設備，進而造成配電網明顯的電壓波動。風速和太陽光照屬于自然因素，極其不可控，它們的變動會使風力發電、光伏發電設備產生電壓波動。以風力發電廠為例，當實際風速低于風機并網發電的最大風速時，風機會退出額定運行狀態。如果很多的機組同時退出，則會對配電網產生相當劇烈的打擊。以上舉例為風機不正常運行情況下會造成的問題，那么在風力發電機組正常運行時，風速也不是一成不變的，它的正常變化依然會給電網造成不好的影響。（4）分布式電源在接入電網之后不會一直維持穩定運行，它的發電容量和當地負荷不一致時，就失去了穩定。失穩運行極易給電能質量造成不好的影響，會增加電壓的波動程度。此外，分布式電源的容量、并網位置、控制方式的選取均會影響線路潮流變化，選擇不合適會使調壓過程困難，從而造成電壓波動。（5）分布式發電機大多是三相機組，但由于科技的發達，單相機組的分布式發電機也應用到了人們的日常生活中，這些機組會使得三相不平衡，給低壓配電網帶來影響。（6）關于孤島效應。所謂孤島效應，就是指并網光伏發電系統原本在對本電網供電，后當電力網驟然失去電壓時，該供電裝置依舊對電網中的鄰近某些線路供電的一種效應。孤島方式下運行對儲能要求很高，若缺少儲能裝置或者裝置不具備所需的能量，則容易導致電壓波動與閃變。

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