新能源接入對智能配電網的影響及對策

袁至

(云南恒昌設計咨詢有限公司 云南昆明 650000)

隨著時代的發展與進步，全球能源危機問題也日漸嚴重。為了實現更快的發展，人類對能源進行過度開發，最終導致生態環境受到了嚴重侵害。經濟的發展必須要建立在資源有限性以及生態保護這兩大前提下來進行，而電力行業對能源的需求量十分龐大，所以新能源的利用對電力行業的發展具有重要的意義。

氣候問題是影響到國家發展的重大問題，國家也明確地提出環保方面的政策，形成針對生態文明的整體布局。新能源在智能配電網中的接入是實現電力行業環保化的重要舉措，也是當前時代發展人們所重點關注的問題。

1 新能源與智能配電網

新能源在智能配電網中的接入是重點研究內容。國家針對新能源的接入電網出臺了有關的政策給予支持，從而能夠實現新能源和智能配電網之間的良好融合，對接入后的電網系統進行完善和優化，實現節約能源以及保護環境的目標，保證國家電力行業的高速發展。新能源目前已經成為支撐經濟發展的重要支柱之一，傳統的資源儲量無法滿足人們長期發展的需要，形成以新能源為中心的能源利用網絡非常必要。電力作為影響人們生活的重要能源，必須要形成更加適應時代發展的智能配電網，結合新能源的特征，形成具有適應性的智能配電網，有效地提升新能源的利用效率，盡早地實現國家的環保目標[1]。

1.1 新能源介紹

風力發電是新能源發電的重要形式，其在電力行業的應用非常普遍，風力發電具備良好的清潔性以及再生性，具有光明的發展前景和市場空間。風力發電主要是利用風帶動風葉的轉動，而將風能轉化為電能的過程，最終通過發電機實現電能的供給。智能配電網的發展更加智能化以及低碳化，風力作為重要的新能源，在未來的電力行業發展過程中發揮著無可替代的重要作用。中國的風力發電建設規模在全球范圍內都處在領先的狀態，對新能源技術的開發過程而言，風力發電技術的開發與優化具有十分關鍵的作用，而其技術的發展以及完善在全球的范圍之內都獲得了廣泛關注。

除了風力發電之外，常見的新能源還有光伏發電，其為將太陽能轉化為電能的發電過程，主要是借助于光伏效應來達到發電的效果[2]。按照光伏發電的過程進行劃分，可為分布式與集中式。光伏發電具備良好的環保特征，不受來自地域因素的限制，具有十分廣闊的發展空間，目前已經獲得了一定的應用規模。

1.2 新能源的未來發展

可再生能源的發展是世界能源發展的主要方向，以風力發電和光伏發電為代表的新能源最終將代替傳統的不可再生能源，減少能源消耗對環境所造成的影響。新能源具有顯著的清潔能力，并且具有可再生的特性。化石能源不具備再生性，不僅會對生態環境造成一定影響，也不能夠滿足人類的持續性發展目標，所以新能源將成為未來社會中的主要能源。

新能源具有非常廣闊的市場發展前景，在全球范圍內新能源的市場在不斷擴大，如光伏發電的市場規模正迅速地不斷擴張。全球各國都對新能源的發展給予了極大的重視，并通過出臺各項扶持政策、資金支持來為新能源的發展提供支撐，為新能源的發展提供了有利的社會環境。國家的支持使新能源的發展有了明確的發展方向，社會市場中的資源也在很大程度上向著有利于新能源發展的方向傾斜，新能源的發展獲得了來自社會的大量關注。

1.3 智能配電網敘述

智能配電網融合了各項技術，最終形成了一套完善的系統。通過實現信息數據的整合，保證配電網能夠正常平穩運行，保證檢測以及控制過程開展的科學性，有效地解決新能源接入時可能出現的問題，使電網和用戶之間能夠進行良好的互動，用戶可以享受到安全可靠的電力，滿足用戶在實際生活中的用電需要。智能配電網需要依靠電力以及通信網絡，同時還需要借助專業的計算機分析軟件來完成數據集成的工作，涉及了多種關鍵技術形式[3]。

2 新能源發電技術對智能配電網的影響

光伏發電以及風力發電是發展較為迅速的兩類新能源，在世界范圍內受到廣泛關注。世界各國對于新能源技術的研究都集中在其轉換以及利用的問題上，從而能夠將新能源的作用充分發揮出來。風力發電具備成熟的技術以及商業化規模以及十分光明的發展前景。風力發電的方式是借助于風力的帶動作用，使發電機的轉子轉動，最終產生電力的過程。其可以獨立運行，也可以并網運行，或者與其他的發電方式進行結合互補來實現運行。光伏發電的原理是太陽光照射到太陽電池之上，利用光伏效應實現能源的轉化，從而實現發電的過程。

使用新能源進行發電的最終目的是使電力系統中的電量提升，減少電力系統中的一次能量消耗。新能源的發電過程存在間歇性以及隨機性的特征，可調度的程度較差。因為電網的接納能力有限，所以新能源的發電過程將給電網帶來一定的負面影響。新能源作為電力來源，在發電環節受到某些現實因素的影響，呈現出一定的隨機特征，會隨外界的變化產生一定的波動，在接入電網后可能會對智慧配電網產生影響，影響電力系統的整體平穩運行。

首先，會影響到電能的質量，因為光伏發電以及風力發電的過程都會受到來自天氣因素的影響，并且在發電的過程中涉及了一定的電力電子設備，導致了諧波以及直流分量的產生。諧波電流在電力系統中的注入，可能會導致電網的電壓出現一定的變化，導致電能的質量受到很大的影響，測量儀器無法繼續正常使用，電力系統的繼電保護系統以及自動裝置還可能出現一定問題，導致電力系統的穩定性難以得到保證。同時，并網電量存在比較明顯的波動問題，可調節性受到一定的限制，并網的階段會產生一定的沖擊電流，容易出現較為顯著的電壓波動或者閃變的情況，影響到穩態電壓的分布，導致無法有效地對電網的情況進行控制，調峰容量也會得到提升。頻繁地對發電單元進行啟動，使配電線路的負荷不斷增加，將提升電壓調整的難度。

其次，會對網損產生一定的影響，配電網中接入新能源之后，配電系統將發生一定的轉變，從單電源輻射式轉化為用戶互聯式，根本性地改變電網的分布形式，無法精準地預測負荷的方向以及大小，從而導致網損不僅會受到負載的影響，還受到系統連接的電源位置以及容量等因素的影響。

再次，會影響到配電網的實時監控的過程。目前的配電網處在無源放射的狀態，信息的采集過程、開關的過程以及能源調度方面的難度都較低，供電部門統一化地對監測和控制的過程進行管理，但是新能源的接入使得原本簡單的過程變得復雜化，尤其是在新能源接入之后可能會出現“孤島”現象，而相關人員需要對此現象進行全面的監控和管理。新能源的本電網與主配電網分離之后，需要輸電給獨立的配電網，從而導致“孤島”現象的發生。電網將無法對“孤島”中的電壓和頻率進行有效的控制，電壓以及頻率如果超出了一定范圍，會直接地導致用戶的設備受到影響。負載容量超越“孤島”逆變量的容量時，會導致逆變器出現過載，從而最終出現燒毀的問題[4]。

最后，關于并網的標準。當前針對新能源的發電過程還沒有形成比較完善的并網標準，同時在技術方面還沒有辦法有效保證接入后的電網在運行過程中的穩定性，提升電網的接納能力，將各影響因素所產生的影響最小化。同時，在電能質量以及低電壓穿越能力的檢測方面還沒有形成完善的手段，系統安全性的檢測過程還存在一定問題，無法最大程度地保證相關設備的安全性。

3 電動車充電設備對智能配電網的影響

目前所存在的新能源汽車類型主要包括替代燃料汽車、電動汽車以及燃料電池汽車這3 種類型。電動汽車相對于傳統的燃料汽車而言，自身具有顯著的環保性，并且能夠節約能源，也是目前汽車行業發展的重要發展方向，未來將成為主要的交通工具形式。電動車充電設備會對智能配電網產生一定的影響。首先，可能會影響到電能的質量。電動機的直流充電機所采用的設備具有非線性的特征，在實際的使用過程中，很大程度上會產生諧波以及無功電流，使電能的質量受到影響。其次是對配電網可能產生的其他方面的影響。電動車一般都是在白天運行，到夜晚進行充電，使電網能夠實現峰谷的平衡，對電網的負荷情況進行改善，確保為維持電網低負荷過程而導致的調峰費用能夠有效地減少。

4 新能源接入智能配電網的建議

新能源接入的過程，應盡可能地避免來自傳統模式的限制，不用對配電站進行構建，對消耗的成本進行合理的控制，使接入點的基本傳輸效率得到有效減少，輸電的裕度有效提升，負荷的壓力有效減少，調節性能有效提升，合理維持線路的損耗。智能配電網中還包括數據的自動采集以及信息的雙向傳輸，對分析的過程進行有效的監控，可有效科學監管智能配電網的運行過程。

4.1 智控模式下的有序充電

在利用新能源來進行發電的過程中，新能源在智能配電網中的接入，實現電能的單向交換，在有限的時間完成充電之后，無法將信息及時地傳遞給電網進行電能的反饋。通過對電網的智能控制模式進行利用，可以充分地發揮出新能源的重要作用，有效地提升響應的速度，根據電網的負荷情況，來對充電的時間進行合理安排，使供電的效率得到有效提升，同時也能夠提升操作過程的經濟性。

4.2 雙向互動模式下的有序充電

雙向有序的充放電模式能夠將電網中的交流電轉化為直流電，從而完成充電的任務，反向地將電池中的直流電轉化為交流電，從而能夠最終完成科學供電。該模式可以使電網的調節能力得到有效提升，對用電的高峰以及低值之間進行協調，通過開展智能化的運行使得峰值和低谷之間的誤差可以得到有效減少，保證智能配電網能夠高效、平穩地運行[5]。

4.3 對電網的實際負荷特性進行改善

電荷的負荷特性所產生的影響是較大的，所以需要采取一定的措施來對其進行改善。智能配電網中的峰值與低谷之間存在著較大的差距，當電網處在負荷較高的階段時，需要具備足夠的容量來對負荷的情況進行調節，處于低谷時需要對閑置的容量進行合理的應用，避免浪費的情況發生。工作開展的整個階段，因為各種各樣的因素可能產生的干擾，在很大程度上會產生資源浪費。通過新能源在智能配電網中的接入，能夠在很大程度上減少能源的消耗，使峰值和低谷之間的峰值差距能夠得到有效減少。通過使電網的負荷波動最大程度減少，使電網設備的利用率得到有效強化，電網的投資能夠得到合理的延緩，供電效率得到有效提升，供電的經濟性得到很大程度的提升。

4.4 參與電網頻率的調節

智能配電網的實際運行過程當中，對能源接入后的調試情況要給予足夠的重視，結合實際的應用情況以及響應的工作要求，使電網的頻率以及其他相關的一些指標能夠保持在合理的范圍之內。電網應該及時高效地對頻率進行適當的調整，使負荷以及系統能夠處在較為平衡的狀態。基于特定的模式，新能源在智能配電網中的接入，可以在處在低谷時完成充電的過程，在高峰的過程中進行放電，改善傳統的調試模式。新能源未來將大規模接入智能配電網當中，對電網的頻率進行高效的調節，能夠最大限度地確保電網調頻的高效性，保證電網運行過程中的經濟性[6]。

4.5 新能源分布式發電消納

智能配電網中包含新能源的接入功能以及雙向的通信網等功能。實際的工作過程中可以適當地構建起智能配電網的模型，從而能夠更加高效地分析新能源在智能配電網中的接入對其產生的深度影響，監控配電網中各項組件的實際情況，確定供用電的最佳的組合。新能源的發電過程存在明顯的隨機性的特征，并且在實際運行的過程中呈現出一定的波動性，最終將會對電網的穩定運行過程造成很大程度的影響，存在很大的不利性。可以通過利用新能源充電負荷可控的基本特征，將分布式電站、電動汽車充電站組成微網，之后進行并網處理，使得隨機性所產生的影響能夠很大程度地減少，保證電網能夠更加平穩、高效地工作。圖1為新能源分布式發電消納體系示意圖。

圖1 新能源分布式發電消納體系示意圖

5 結語

綜上所述，在信息技術高速發展的今天，新能源在智能配電網中的應用是未來發展的必然趨勢，使負荷側的交互可以順利地進行，實現接入電源的多樣化。新能源在智能配電網當中的應用，主要的優勢為其本身的便捷性，不會受到來自時間以及空間等因素的限制，能夠根據實際需求使用。該文對新能源接入可能會對配電網產生的影響進行了討論，并且結合其影響提出了相關的有效建議，從而能夠為相關工作的開展提供一定的發展方向。