分布式電源接入對電網調控運行的影響

邱 東，魏光明，慕俊強，張 江，虎亞玲

（國網甘肅省電力公司 蘭州供電公司，甘肅 蘭州 730000）

1 分布式電源接入對電網調控運行的影響

分布式電源主要包括風力發電、光伏發電、生物質發電等，以零散分布的形式分散接入用戶附近的電網[1]。隨著分布式電源的快速發展，其接入對電網調控運行產生了一定的影響，主要體現在以下方面。

1.1 影響負荷預測準確性

由于分布式電源分布在用戶附近，用戶負荷預測結果會受到其本身特性和地理位置等因素的影響。若預測結果不準確，則會導致電網調控運行人員執行調度計劃的難度增大。以風電為例，當分布式電源大規模接入時，由于其接入點附近的風力資源不穩定，風速、風向、氣溫等氣候條件與負荷特性的匹配程度不高，導致分布式電源對負荷預測的影響較大。若預測結果與實際情況存在偏差，則會增加電網調控運行的難度。例如，某個地區的風電裝機規模為100萬kW，而該地區負荷全年總用電量只有20 萬kW 左右，則可能影響該地區配網潮流分布計算。再如分布式電源裝機容量為200 萬kW，而當地負荷全年總用電量為40 萬kW 左右，則分布式電源接入點附近的負荷預測結果將對電網調控運行產生較大影響[2]。

1.2 增加調控運行的難度

由于分布式電源規模小、分布廣且發電功率波動性強等特點，導致其并網點無法像傳統電廠一樣具備集中調度功能。同時，分布式電源自身運行特點不適合傳統意義上的調度模式。此外，分布式電源容量小且發電功率波動大，對系統調度容易產生直接影響，目前缺乏應對的直接手段[3]。

由于分布式電源分散接入，使得負荷特性發生改變，調控人員很難準確判斷用戶用電需求是否發生變化。例如，風電上網電價與火電上網電價的差價較大，風電機組出力大時，可以將其接入配網系統中，但是若接入的風電機組出力較小，則難以將其接入配網系統中。這就要求調控人員結合配網潮流分布情況，準確判斷用戶用電需求是否發生變化，以確定是否需要調整配網潮流分布。由于分布式電源對電網調控運行產生了較大影響，在不增加調控人員數量和工作強度的前提下，需要提高對分布式電源的重視程度，加大電網調控運行管理力度，提高對電網調控運行的要求，充分發揮分布式電源對電網調控運行的積極作用。此外，應加大對分布式電源的監管力度，確保分布式電源接入配網系統后不出現供電質量問題。

1.3 加劇配網安全穩定運行風險

隨著分布式電源接入配網規模的擴大，在不增加調控人員數量和工作強度的前提下，需要提高對電網調控運行的要求。若不能及時掌握配網潮流分布情況，及時發現并解決潛在的問題，則可能引發大面積停電事故。例如，某地區在分布式電源接入配網系統后，導致該地區配網系統潮流分布計算結果與實際情況存在明顯偏差，若未及時發現并解決該問題，則可能引發大面積停電事故[4]。

1.4 影響配網繼電保護運行

分布式電源被大量接入配電網后，會產生大量無功功率和諧波分量等，給電力系統的安全穩定運行帶來影響。分布式電源接入配網系統后，其所產生的電壓偏差會通過不同的方式影響配網繼電保護裝置的正常運行。例如，當分布式電源接入配網系統后，配網系統的電壓偏差可能通過低壓側電流互感器、低壓側電抗器以及高壓側電壓互感器等設備傳播至低壓側電流互感器、電抗器以及高壓側電壓互感器等，進而影響配網繼電保護裝置的正常運行[5]。由于分布式電源以間歇式電源為主，其輸出功率的隨機性以及電壓和頻率的波動性導致其不能像傳統發電機那樣適應大范圍、長時間的功率輸出特性要求。同時，分布式電源自身的運行特性會對傳統電力系統繼電保護裝置造成影響。

1.5 影響投資成本和維護費用

分布式電源相對于傳統大電網而言，具有投資成本低、建設周期短、并網靈活等優勢，因而其發展迅速并成為當前電網建設與發展的重要組成部分。然而，由于其自身特點以及電網接入條件限制等，使其投資成本和維護費用相對較高，甚至會出現投資成本大于維護費用的情況。

1.6 影響電壓穩定性

分布式電源接入電網后，負荷的波動對電網電壓質量產生影響。分布式電源輸出功率隨時間變化，光伏電站還會受到外界環境影響，對電網電壓波動起到放大作用。配電網的結構較為復雜，接入分布式電源后會產生各種類型的擾動，增加了配電網的不穩定性。某地區各電壓等級分布式光伏的占比情況如圖1所示。隨著當地分布式光伏裝機容量持續提升，導致在光伏出力過程中對電網的不良影響（削峰狀況）愈發惡劣。同時，由于分布式電源分布在用戶附近，如果發生故障，則容易導致故障范圍擴大或影響用戶正常用電等情況。此外，分布式電源自身存在一些安全穩定問題，可能帶來其他不利影響，如對系統短路電流超標、繼電保護誤動、拒動以及拒報等安全問題存在一定風險。分布式電源規模小、容量小，其分散接入造成局部區域電壓波動、局部區域電網電壓嚴重失穩等問題也不容忽視[6]。

圖1 各電壓等級分布式光伏的占比

1.7 對電能質量及重合閘造成影響

分布式電源自身功率因數較低，且電壓幅值較高，因此并不能有效提高配電網的供電質量，對電網電能質量及重合閘還會造成一些影響。

（1）由于分布式電源接入后會造成配電網的潮流分布發生變化，進而對電能質量造成影響，具體表現為降低電壓的穩定性，使系統發生故障時不能及時切除故障。同時，由于分布式電源接入配電網后會帶來一定的諧波污染問題，這些諧波會對通信系統造成干擾。分布式電源接入配電網后會對電能質量產生影響，具體表現為降低了配電系統的功率因數、使電壓幅值發生變化等。在這些影響因素的作用下，會使配電網中重合閘出現較大誤差，進而影響配電網的正常運行。

（2）分布式電源接入配電網后會導致重合閘出現較大誤差。重合閘是配電系統中十分重要的操作，可以有效提高供電可靠性。在實際工作中，由于配電網中的故障大多由分布式電源引起，在分布式電源接入配電網后，如果發生故障時不能及時切除，則會導致重合閘出現較大誤差，進而影響配電網的正常運行[7]。

2 優化調控運行的措施

2.1 做好電網規劃

合理規劃是做好電網建設的關鍵，應根據本地電網特點，明確配電網結構，對分布式電源接入點進行合理的選擇和配置。在滿足當地供電需求的情況下，盡量利用本地資源優勢發展可再生能源發電，充分利用現有輸電線路資源，并將分布式電源接入點與重要負荷進行合理的協調規劃，盡量避免出現分布式電源接入點過多或者過少的情況。同時，為了提高分布式電源接入點位置的合理性，應合理安排配電網的網架結構。在網架結構中可采用多層網絡結構、環形結構和放射狀網絡結構，將分布式電源接入點盡可能地分散在不同位置，減少分布式電源接入對配電網調控運行帶來的不利影響。

2.2 加強與發電企業的溝通和協調

一方面，應加強與電網企業的協調，明確分布式電源接入電網后的調控運行模式和相應要求，以保證調度部門的調控指揮能夠有效執行。另一方面，應加強與發電企業的溝通和協調，在確保安全的前提下盡量減少分布式電源并網后對電網運行造成的影響。

2.3 充分利用新技術與新設備

隨著通信、計算機等技術在電力行業的廣泛應用，可以通過建立覆蓋整個調度范圍、與電網調度相結合的綜合自動化系統來實現分布式電源的集中監控、管理以及調度。例如，在實現分布式電源監控時可以采用基于傳感器信息網絡結構的綜合自動化系統，不僅能滿足數據傳輸需求，還能解決數據采集問題。

隨著智能電網和智能用電技術的發展，分布式電源的并網管理將越來越嚴格，對分布式電源的運行方式將提出更高要求。因此，應大力發展新技術、新設備，提高智能電網調控自動化水平，同時應加快分布式電源監控管理系統的建設。而這些新技術、新設備的應用能在一定程度上解決傳統配電網調控運行中存在的一些問題。例如，可以使用光纖復合開關作為配電網中分布式電源接入點的開關，通過在不同位置設置光纖復合開關，在一定限度上解決了分布式電源接入點分布較廣的問題。同時，可以使用基于無線局域網技術的智能分布式電源監控系統，對分布式電源和配電網中各種設備進行實時監控與管理，有效提高配電網的調控運行水平。

2.4 建立健全相關法律法規

隨著分布式電源的不斷發展，分布式電源接入配電網也隨之增加，但與之相對應的法律法規卻沒有及時建立和健全，這就導致在實際工作中出現了很多問題，影響了配電網的安全運行和調控運行水平。因此，為了解決分布式電源接入對配電網調控運行帶來的不利影響，必須建立健全的相關法律法規，盡快出臺相應的法律法規和政策文件，以確保分布式電源接入配電網調控運行工作的順利開展。

2.5 加強對分布式電源的管理

在制定和完善相關法律法規、政策的基礎上，應加強對分布式電源的管理。例如，制定統一規范的分布式電源接入標準、并網規范以及管理辦法等；明確分布式電源并網的準入條件和并網要求；嚴格對接入系統的審批和驗收工作；建立完善并網運行維護及監測管理體系等。同時，應加強對分布式電源在電力市場中應用的管理，提高電力市場運行效率和質量。

2.6 嚴格把控并網光伏電源設備安全

分布式光伏電源在電網中的大量接入給配電網調控運行帶來了新的問題，但分布式光伏電源在電網中的大量接入對電網調控運行產生的不利影響無法回避，因此如何更好地解決這些問題就成了目前電網調控運行工作中面臨的重大問題。對此，應該加強對光伏電源設備的質量控制，定期對光伏電源設備進行檢測，確保其質量合格。另外，對于分布式電源接入配電網后所引起的一系列問題應從各方面進行嚴格把控，不僅要對光伏電源設備質量進行嚴格控制，還應嚴格把控并網光伏電源設備的安全，做好監督工作，確保配電網調控運行能夠安全、高效地運行。

2.7 強化設備檢修管理并科學配置保護裝置

對于配電網中分布式電源接入點的保護，應根據實際情況選擇合適的保護類型，并充分利用現代信息技術實現對配電網中各種設備的實時監控和管理，從而提高配電網調控運行水平。首先，要強化對配電網中各種設備的檢修管理工作，提高設備的檢修質量，同時要強化設備管理人員的管理意識和責任意識。其次，要根據分布式電源接入點的特點來科學配置保護裝置，對不同的分布式電源接入點選擇不同的保護類型和配置方式。例如，采用不同類型的光纖復合開關作為分布式電源接入點的開關，實現對分布式電源的控制和保護。

3 結 論

隨著我國可再生能源的不斷發展，分布式電源已成為配電網發展的重要力量，但分布式電源的大量接入給配電網調控運行帶來了新的問題，如何充分利用分布式電源特點解決其對電網調控運行造成的不利影響成為了新的挑戰。文章主要從分布式電源接入對電網調控運行的影響以及需要采取的優化措施進行分析探討，并提出一些解決措施，希望能為進一步完善配電網調控運行提供借鑒。