分布式電源入網對配電網供電可靠性的影響分析

吳菲汝

（江蘇省興化市供電公司調度控制中心，江蘇 興化 225700）

0 引 言

目前，隨著經濟的飛速發展和電力技術的進步，人們在日常生產生活中越來越離不開電力能源的供應。傳統的電力供應多數采用的是煤炭、天然氣以及化石能源等進行發電，這些燃料均屬于不可再生資源。面對人們日常生產生活中逐漸增加的電力能源需求，如果長期應用這些不可再生能源進行發電，將會面臨資源枯竭的危機，同時在燃燒過后產生的廢氣等還會對環境造成巨大的污染。在我國大力倡導綠色環保以及可持續發展的背景下，風力發電、光伏發電等清潔能源發電技術逐漸涌現出來。分布式發電技術不僅能夠起到節約不可再生能源的目的，同時在發電過程中也不會對周邊的自然環境帶來影響。但是分布式電源的接入存在著較大的不可控因素，容易對配電網供電的可靠性和穩定性帶來不利影響。基于此，必須進一步分析分布式電源接入后對配網供電系統帶來的不穩定影響，著力解決分布式電源接入后配網供電系統運營中存在的問題，從而不斷提升我國配網系統對于分布式電源的接納能力。

1 分布式電源發電技術的概述

分布式電源發電是一種節能型的新型發電方式，多用在一些對于電力供應質量要求不高的區域，多應用風能和太陽能等清潔能源進行發電。風能具有可再生、清潔的特征，符合國家對于目前電力企業發展過程中節能環保的要求。風能發電是近年來我國發電企業常用的一種清潔型發電方式，這種發電方式能夠將風能直接轉化為電能。在風力較為強勁的地區安裝一些風輪機、齒輪箱以及發電機和自動化控制系統，通過風能的帶動讓設備中的風輪葉片轉動起來，然后再啟動風輪機將風能帶來的動能轉化為機械能，最后通過發電機將機械能轉化為電能[1]。風能的供應會隨著地域的變動和氣候的變化而具有較大的隨機性，而太陽能卻是一種分布較為廣泛且能夠持續存在的能源。采用太陽能進行發電不會對環境造成污染，太陽能發電在我國的分布式發電中應用更加廣泛。通過在太陽能充足的地區設置太陽能吸收面板，利用光與半導體之間的相互作用形成電能。太陽能面板主要是由光伏矩陣、并網逆變器以及逆變控制系統所構成，而光伏矩陣又是由太陽能電池串聯而成。當太陽能板收集完太陽能源后，就會通過光伏矩陣將太陽能轉化為電能，然后再利用并網逆變器將其輸送到配網系統中，從而為用戶提供相應的電能。配電網運行系統如圖1所示。

圖1 配電網運行系統

2 分布式電源接入的影響

分布式發電系統中電力的來源存在較大的波動性和隨機性，對配電網絡系統在運行過程中的電能及功率等造成了一定的影響。

2.1 配電網電能

由于分布式電源在接入后將會產生較大的諧波（如圖2），并且還會引起電壓的不穩定性波動，因此會改變配電網中電能的運行性質。分布式電源在接入區域配電網系統后，原先的輻射狀配電模式就會改變為網狀供電模式，整個配電網系統會形成環網式的配電系統。一旦系統發生故障，分布式電源的接入就會抵消系統中大量的電力負荷。而這時，電力系統中的線路運行過程中承受的電力負荷量減少，傳輸的電力功率也在不斷降低，這就使得電力系統中各區域點處的電壓會發生較大的波動[2]。在分布式電源接入口處電力負荷水平較大時，可以抵消區域配電網絡系統中的電力負荷量，進而降低電壓的波動性。如果分布式電源接入處的電力負荷水平不高，那么分布式電源將無法抵消配網電路中的電力負荷，導致配網電力系統中的電壓波動不斷加劇。

圖2 諧波

除此之外，分布式電源在接入配網供電系統后還會產生諧波效應。分布式電源并網發電過程中，并聯補償電容器容易與局域電網的整個線路發生諧振問題，從而影響到整個電力網絡的正常運行。因此，在采用并網發電技術時，必須要確保并網電力系統的電力平衡性。尤其是考慮到新能源發電技術在并入局域電網后存在的波動性和不穩定性問題，需要及時搭配合理的補償器并采取有效的補償措施，從而維持整個并網系統的平穩運行。但是由于不同的并網系統覆蓋的區域供電需求不同，因此導致不同電網系統內部的情況存在較大的差異性。即使在新能源發電技術并網過程中給予了一定的補償，但在極端條件下還是不可避免地會出現諧波問題[3]。

2.2 繼電保護

傳統的配電系統在供電過程中一旦出現故障問題，短路電流就會從電源部位直通到故障區域，并且這種短路電流還是單一流向（如圖3）[4]。目前，我國絕大多數配電系統采用放射網狀的布局方式。分布式電源的接入能夠直接連通電源與用戶，使電源與用戶之間形成網狀結構模式，而在電流布局模式改變的情況下，供電過程中的潮流量也會隨之發生改變。由此可知，分布式電源接入區域配電網絡后，會對區域配電網絡的繼電保護效果產生影響。

圖3 短路電流

首先，分布式發電方式接入后電源的故障電流可能會減小流過饋線繼電器的電流，從而影響到繼電保護系統功能的正常發揮[5]。其次，分布式電源在接入到區域配電網絡后可能會使相鄰的兩根饋線產生聯動故障效應，如果其中一根故障饋線對相鄰的饋線產生故障效應，就可能會出現連續跳閘的情況。最后，分布式電源的接入還可能會對配電網絡的故障發生概率造成較大的影響。要想提升區域供電網絡應對故障的水平，就必須要進一步優化分布式電源的開關設備。在區域配電網絡中，如果分布式電源接入電壓較大而導致故障問題時，需要對區域供電網絡中的機電保護系統進行升級，以此輔助解決故障問題[6]。

2.3 供電可靠性

供電可靠性對于供電企業的長遠發展來說至關重要。配網電力系統是電力系統中的最終分配環節，也是整個電力系統傳遞過程中最為關鍵的構成部分，工作職責是為用戶提供相應的電能并輸送電力。但是配網電力系統屬于網絡狀的結構，同時又面向著不同的客戶，內部具有較多的分支，這就造成配網電力系統在運行過程中發生故障的區域較多并且發生故障的可能性較高。因此，電力企業對于配網電力系統的供電可靠性必須時刻關注[7]。分布式電源在接入到配網電力系統后，配網電力系統的內部運行可靠性也會隨之提高。傳統的配網電力系統，當其中一個支點發生故障問題后，整個配網電力系統都會受到影響，這也對供電企業電力的穩定傳輸帶來了極大的困擾。但是采用新型的分布式發電技術，將分布式電源插接入到配網電力系統中，即使某一個節點發生了故障，也不會影響到其他支路的正常運行。也就是說，當分布式電源接入到配網供電系統中，會為配網供電系統局部區域的電壓提供一定的保障。除此之外，分布式電源的接入也可以適當抵消部分其他支路發生故障問題后電網內部增加的負荷。在配電網絡系統中，如果某一支路發生故障問題后，分布式電源的接入就會使得該區域的電源系統形成孤島運作的模式。但是孤島運作模式存在電壓和發電頻率不穩定的現象，嚴重的情況下還會損害用戶的高精密儀器或其他電力生產設備，因此要謹慎選擇并合理使用[8]。

3 結 論

綜上所述，分布式電源的接入對于配電網供電的可靠性存在一定影響。分布式電源在接入配網供電系統時會使配網供電系統的運行存在較大的波動性，因此必須要找準分布式電源接入配網供電系統的穩定性控制切入點，從而提升分布式電源接入配網系統中的使用效果，促進電力企業的長久發展。