分布式電源對配電網電壓質量的影響和改善

李娜

摘要：人類社會發展的腳步愈來愈快，對地球上各類自然能源如煤、石油等的消耗日益增多。那么發掘新的可供人們使用的資源，并且將其運用到發電系統中是現代社會的當務之急。分布式電源（DG）種類眾多，在配電網中普遍應用的是利用風能的風力發電和利用太陽能的光伏發電。在集中發電和大電網運行的基礎上，現代電力系統正逐步向含有分布式電源的新型電網發展。然而，隨著DG對配電網滲透率不斷提高，電網的電壓質量不可避免的受到影響，需要引起人們的重視。

關鍵詞：分布式電源;配電網;電壓

1分布式電源的優點

1.1成本低、靈活變通

分布式發電電源通常體積小、占地空間小、施工周期短，特別適合用在經濟欠發達、相對閉塞的鄉村地區，通過布設微型分布式電源，實現地方資源的有效利用，能實現就地發電，達到電能的充分供應，而且分布式發電相對靈活、變通，電力負荷能夠被靈活調控，啟動也較快。

1.2維護配網的安全性

DG設備可以表現備用電源的功效，從而繼續供電，減少斷電危險。并且峰谷電價時，DG設備也可以保護供電的安全性，操控電費成本，分布式電源設備處于相對獨立的工作狀況，不會同大電網相混淆，即便大電網出現問題，依然可以保證正常工作，維護用戶供電。

1.3利于環保，能源高效利用

分布式發電技能屬于科學、先進的技能，其所排放的污染物較少，能量轉化率較高，并且能夠實現能源的循環利用，有利于操控環境污染，電源一般間隔用戶較近，這樣就縮短了供電間隔，操控成本，保證能源被充分利用。

1.4實惠用戶

分布式電源在電力系統的引入，打破了傳統的公共電網的供電壟斷地位，形成了多元化供電格局，形成了供電職業新一輪的競爭，有利于電價愈加公平化、合理化，并且競爭形勢推進供電方不斷改進完善自身的供電服務，最終為用戶帶來實惠。

2分布式電源模型

2.1分布式電源節點類型

目前，根據分布式電源的接口類型、控制特點及其自身的運行情況將分布式電源節點分為：PV節點、PQ節點、PQ（V）節點和PI節點四類。其中PV節點類型，是有功且電壓恒定的節點，對于PV節點來說，要想維持恒定的電壓值，需要具有足夠的無功容量，以保證電壓的恒定，PV節點具有可調節電壓的勵磁同步發電機，而且PV節點的雙饋型風機、燃料電池、光伏及微型燃氣機都具有電壓控制型的電力電子裝置作為并網的接口;PQ節點類型發出的有功和無功都是一個恒定值，其計算方法相對簡單，且對其潮流的處理比較方便，但是這類節點也存在一個問題，那就是其實際值與理論值的偏差較大;PQ（V）節點類型分為同步發電機和異步發電機兩類，其中無勵磁系統或勵磁電壓恒定的同步發電機，發出的無功功率大小和發電機機端的電壓有關，而異步發電機并網的風電機組沒有勵磁系統，它是靠接入電網通過吸收電網中的無功功率來建立勵磁磁場，在此過程中異步發電機對電網中無功功率的吸收需求與其發電機機端電壓有關，因此對于同步分布式發電機和異步的分布式發電機都是作為PQ（V）類型的節點來進行處理的;PI節點類型較為特殊，它是采用電流控制型的電力電子裝置作為入網接口的分布式電源，它可以輸出恒定的電流。

2.2潮流計算處理

目前，潮流計算處理廣泛采用的方法是牛頓-拉夫遜法，牛頓-拉夫遜法具有良好的收斂能力，利用該方法不僅可以對各類常規的節點進行直接的處理，而且在各種不同種類的分布式電源進行算法改造的時候提供更加便捷的條件，同時牛頓-拉夫遜法也適用于配電網潮流計算。因此，選用牛頓-拉夫遜法對各節點類型進行潮流計算。對于可處理為PQ和PV兩類節點類型的分布式發電技術（DG），可直接使用牛頓-拉夫遜法進行潮流計算。對于處理為PQ（V）節點類型的DG，需要分為同步電機和異步電機兩種類型來進行討論。

出為定值時，可利用公式推導出無功功率與有功功率及機端電壓的關系，當無功功率為負數時，則說明異步發電機在從電網中吸收無功功率。對于PI類型的節點，由于已知其恒定的有功輸出和接入電網的電流，可由電壓、電流、有功功率和無功功率的關系求出DG輸出的無功功率。

3對于分布式電源影響配電網的解決對策

3.1關于提高配電網穩定性的有效策略

當電網的穩定性受到威脅時，工作人員必須馬上切斷風電機組或是風電場的運行，以此來控制接入地區電網的穩定性。如果在傳輸線發生短路后并沒有立即切斷風電場，那么就會嚴重影響到主節電壓的穩定性;如果及時切除，主節點的電壓就會慢慢的逐漸穩定下來。由此可見，在故障發生后，必須要立即斷開分布式電源，這對能否使配電網的電壓一直保持在穩定狀態有很重要的意義。

3.2關于配電網正常運行的有效策略

當配電網運行出現問題的時候，會對整個電網都造成嚴重的威脅。因此，必須要施行有效的保護措施來避免這種情況的發生。例如在出現事故，自動重合閘開斷后，必須要立即切除分布式電源，只有這樣才能確保保護裝置正常工作。除此之外，有些分布式電源的調峰作用比較差，這樣會嚴重阻礙配電網的正常調度功能。對于這種現象，首先要提高分布式電源的功率預測精準度，將其功率準確的測出，然后把風電功率疊加到負荷預測的曲線上，最后根據相關規定的系統調度方式來安排電源的正常發電，從而優化電網運行的每個環節。

3.3提高配電網電壓和電流質量的有效策略

對于這種情況，一般情況下都是首先盡可能的減小分布式電源對配電網并網點電壓的影響。方式有很多種，例如：加強配電網架結構、并聯電容器組以及采用雙饋變速風電機組等等。這些方式可以有效的改善分布式電源接入區電壓與電流的質量和穩定性。

3.4DG對配網電壓調整的控制策略

目前，DG對配電網電壓調整的控制策略主要包括以下幾點：（1）研制一種能參與DG運行控制的新型DG自動發電控制策略，通過調整DG自身的出口電壓來控制與配電網相接入的電壓;（2）對小水電勵磁系統進行適當的改善，以增加其系統自動勵磁調節的能力，同時加強小型水力發電系統的管理，盡量避免工作人員誤關自動勵磁調節系統而改為手動勵磁調節，因為這樣的小失誤將使發電機組滿載輸出的有功功率成為“欠勵磁”運行狀態，導致無功缺乏，使配網節點的接入電壓偏低，對配網電壓的穩定造成不利影響;（3）在豐水期時，水電出力大，在重載運行時可能出現電壓偏高、無功功率盈余過大，故應對其水電出力進行適當的壓減。在枯水期時，水電出力可能出現不足，出現無功缺失，應注意分時組織對部分電站或機組多發無功以彌補接網時的無功不足?？偟膩碚f就是根據水電站的實際情況，對水電站進行適當的運行調整，對接入配電網的電壓進行有效的控制。

4結論

分布式電源的配電網過電壓是一個非常復雜的系統，涉及的問題包括多目標求解和多因素等的優化問題，并且隨著技術的進步，對算法優化的要求越來越高，選擇、改進合適的優化算法對含DG的配電網過電壓有著重要意義。并且分布式電源的配電網會越來越重要和廣泛。因此，我們應該加強對含分布式電源的配電網過電壓和相關算法的研究，才能迅速提高電網的經濟效益、穩定性、安全性和可靠性。

參考文獻

[1]王安梅.分布式電源接入對配電網電壓的影響研究[J].電氣應用，2015，12：20-23.

[2]張謙，廖清芬，唐飛，徐君茹，劉滌塵，鄒宏亮.計及分布式電源接入的配電網靜態電壓穩定性評估方法[J].電力系統自動化，2015，15：42-48.

[3]鮑虎.分布式電源接入對配電網電壓穩定性影響的研究[D].廣東工業大學，2015.