分布式電源接入對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生的影響分析

馬誠(chéng)

（西安工程大學(xué)，陜西西安，710048）

1 分布式電源分類

1.1 風(fēng)力發(fā)電

當(dāng)前，風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并且我國(guó)相關(guān)技術(shù)快速發(fā)展推動(dòng)下，該發(fā)電方法得到快速發(fā)展。其發(fā)電原理就是借助風(fēng)能促使風(fēng)機(jī)葉片發(fā)生旋轉(zhuǎn)，借助變速箱促使轉(zhuǎn)速發(fā)生轉(zhuǎn)變，進(jìn)而和發(fā)電機(jī)互相匹配，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電目標(biāo)。此過(guò)程是對(duì)風(fēng)動(dòng)能進(jìn)行機(jī)械能轉(zhuǎn)變，之后對(duì)機(jī)械能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)變。

1.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電

太陽(yáng)能發(fā)電主要借助太陽(yáng)能電池板促使太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化。太陽(yáng)能電池板主要借助半導(dǎo)體元件電子學(xué)特性，促使光能轉(zhuǎn)化為電能。太陽(yáng)能電源產(chǎn)生的能量可以保證用戶生活與照明用電得到滿足，當(dāng)前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將該方式對(duì)區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)處理[2]。

2 分布式電源對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響分析

2.1 電壓分布受到的影響

在配電網(wǎng)采用分布式電源之后，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)變化，所以潮流大小與方向也會(huì)出現(xiàn)變化，最終導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓分布出現(xiàn)變化，而此種變化會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)工作的安全性與穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。其中分布式電源接入位置是影響電壓分布的主要因素，若是接入點(diǎn)與母線間距較大，會(huì)明顯影響電壓分布。若是分布數(shù)量節(jié)點(diǎn)較多，則會(huì)有效支持電壓[3]。在節(jié)點(diǎn)潮流和分布式電源的輸出潮流出現(xiàn)疊加現(xiàn)象之后，會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓增加，無(wú)法保證穩(wěn)定狀態(tài)，見(jiàn)圖1。

圖1 節(jié)點(diǎn)電壓受到分布式電源的影響

通過(guò)圖1能夠發(fā)現(xiàn)，若是接入位置較為固定，則隨著電源總力增加，電壓支撐作用也隨之增加，可以提高電壓整體水平。

比如，G發(fā)電廠在接入220KV隴海變之后，其母線電壓是228.02kv,并且1#主變負(fù)荷在達(dá)到28.28MW情況下，基于特定變比條件，11OKV的I母線電壓是107.1502kv。其輸出有功為6.7Mvar、有功為26.7MW，在其他電網(wǎng)參數(shù)不變條件下，11OKV的I母線電壓是108.3512kv，有效提升了I母線電壓。

2.2 電能質(zhì)量受到的影響

將分布式電網(wǎng)接入電力系統(tǒng)之后，配電網(wǎng)潮流方向出現(xiàn)變化，負(fù)荷功率與電源出現(xiàn)變化之后，網(wǎng)絡(luò)潮流出現(xiàn)變化，若是電源輸出功率比用戶需求大時(shí)，會(huì)改變潮流方向，而潮流方向與大小對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓會(huì)產(chǎn)生較大影響。同時(shí)，反饋電壓控制裝置和電源之間會(huì)互相影響，最終出現(xiàn)電壓善變問(wèn)題。供電部門(mén)應(yīng)該對(duì)電壓管理進(jìn)行強(qiáng)化，借助對(duì)電能量管理系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)AVC控制策略進(jìn)行合理調(diào)整。在實(shí)際應(yīng)用中，若是電源接入方式存在差異，則電壓波動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)差異。例如，若是單相接地出現(xiàn)故障，因?yàn)楣收舷嚯妷涸黾樱軌虮苊獬霈F(xiàn)電壓跌落問(wèn)題。但是非故障相的電壓會(huì)高于額定電壓最終出現(xiàn)故障。出現(xiàn)三相短路問(wèn)題之后，分布式電源可以對(duì)跌落電壓形成填補(bǔ)作用，有效提高電力系統(tǒng)工作運(yùn)行性。若是分布式電源的能源類型存在差異，則也會(huì)影響電網(wǎng)電壓。比如，在某220KV變電站中，1#變壓器與2#變壓器均出現(xiàn)重載，兩者容量分別為150MVA與150MVA，在變電站接入110kv白馬804線路之后，風(fēng)電場(chǎng)在發(fā)電過(guò)程中發(fā)生力不定問(wèn)題，接入電網(wǎng)之后使得電壓不穩(wěn)定。

2.3 諧波污染

因?yàn)轱L(fēng)力與太陽(yáng)能等發(fā)電形式主要以直流電為主，需要借助逆變器才可以與交流配電網(wǎng)結(jié)合，因?yàn)槟孀兤鲉⑼２僮黝l繁，在開(kāi)啟或是關(guān)閉的瞬時(shí)能夠形成諧波分量，若是逆變器觸發(fā)脈沖與參數(shù)出現(xiàn)變化還會(huì)形成直流電，導(dǎo)致電壓波形出現(xiàn)畸變現(xiàn)象。諧波污染會(huì)導(dǎo)致電壓變形出現(xiàn)電容組共振以及電壓變形超出要求范圍等問(wèn)題。相關(guān)研究顯示，隨著分布式電源和母線間距縮短，其諧波分量會(huì)減少，總處理決定了諧波畸變率，在節(jié)點(diǎn)負(fù)荷增加過(guò)程中，畸變量也會(huì)隨之增加。所以，需要對(duì)其接入位置進(jìn)行合理規(guī)劃[4]。

2.4 繼電保護(hù)器受到的影響

現(xiàn)階段，我國(guó)中壓配電網(wǎng)與低壓配電網(wǎng)等主要采用單電源形式，建立輻射型配電網(wǎng)絡(luò)。此種結(jié)構(gòu)的潮流方向明確、運(yùn)行簡(jiǎn)單，同時(shí)故障基本上為瞬時(shí)故障。然而在采用分布式電源之后，會(huì)導(dǎo)致原配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，建立多元網(wǎng)。在此種電源數(shù)量增加過(guò)程中或是容量較大，則原系統(tǒng)的保護(hù)效果會(huì)受到影響，無(wú)法短時(shí)間判斷以及維修故障問(wèn)題，對(duì)系統(tǒng)安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠性與安全性，S電力公司的繼電保護(hù)人員應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①北郊變應(yīng)該增加10kv間隔，安裝110kv故障錄波器。②更換35kv北苑變與110kv黃橋變交直流屏等。

2.5 電力系統(tǒng)線路損耗受到的影響

新能源發(fā)電在經(jīng)濟(jì)效益較為突出，而由于新能源發(fā)電裝機(jī)的容量較小，主要由于區(qū)域內(nèi)用電，可以促使電源點(diǎn)不足造成的供電不足問(wèn)題得到有效解決，同時(shí)用于區(qū)域內(nèi)電力系統(tǒng)，能夠有效降低線路損耗，促使新能源利用率得到有效提升。

表1 DG電源停用情況下全網(wǎng)線損情況

表2 接入DG后全網(wǎng)線損情況

比如，以S電網(wǎng)公司的L變電站，其主變?yōu)?臺(tái)，容量是40MW，沒(méi)有接入DG前，無(wú)法有效滿足當(dāng)?shù)赜秒娦枨螅纾?019年8月16日，因?yàn)橄募練鉁剌^高，用電高峰期L變站出現(xiàn)了主變過(guò)載與滿載等問(wèn)題，基于此種情況，主要借助輪休用電企業(yè)的方式緩解供電壓力。

在變站接入20MW容量DG之后，促使其高峰期主變過(guò)載問(wèn)題得到進(jìn)一步緩解，選擇煤矸石機(jī)組，在35Kv母線上接入。

因?yàn)镈G對(duì)無(wú)功有功潮流產(chǎn)生一定影響，所以也會(huì)影響電網(wǎng)網(wǎng)損，通過(guò)線損理論計(jì)算軟件，以B電廠、G電廠、J電廠、Q電廠接入DG與停運(yùn)DG對(duì)于S地區(qū)電力系統(tǒng)和線損影響展開(kāi)分析。

實(shí)測(cè)內(nèi)容與范圍為：S地區(qū)35kv、110kv與220kv變電站中主變?nèi)齻?cè)110kv與220kv進(jìn)出線開(kāi)關(guān)、總開(kāi)關(guān)各個(gè)正點(diǎn)無(wú)功功率、電流、有功功率等。在實(shí)測(cè)當(dāng)?shù)?:00與次日0:00各測(cè)依次10kv、35kv、110kv、220kv開(kāi)關(guān)與總開(kāi)關(guān)的無(wú)功電度表與有功電度表，對(duì)日有功電量與無(wú)功電量進(jìn)行計(jì)算。S地區(qū)周邊35變站數(shù)量為1個(gè)，110kv變電站數(shù)量為6個(gè)，對(duì)其10kv出線開(kāi)關(guān)每小時(shí)正點(diǎn)電流和無(wú)功電量與有功電量進(jìn)行抄錄[5]。

通過(guò)SCADA系統(tǒng)對(duì)主網(wǎng)無(wú)功功率、有功功率、電壓與電流等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。采用潮流計(jì)算軟件開(kāi)展計(jì)算工作，通過(guò)容量法進(jìn)行10kv線損計(jì)算等。見(jiàn)下表。

表3 接入DG前后全網(wǎng)線損情況

通過(guò)上表能夠發(fā)現(xiàn)，B電廠、G電廠、J電廠、Q電廠接入DG前線損率為97%，而接入DG之后線損率為96%，所以通過(guò)接入DG能夠有效減少電力系統(tǒng)線損率，進(jìn)而有效保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。