分布式電源并網對配電網影響分析

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0引言

分布式電源是不直接和集中輸電系統相連的35kV及以下電壓等級的電源，這一小容量發電結構往往覆蓋于配電網附近?，F階段，我國電力事業進入新的發展階段，以新能源為主體的新型電力系統正在穩步構建。分布式電源大多采用太陽能、風能等新能源發電形式，有關分布式電源的相關研究與實踐工作逐漸成為電力行業的熱點，其有很大開發潛力。但在推進落實分布式電源并網的過程中，分布式電源的特殊性會對原有配網結構和系統運行帶來不同程度的影響，這需要引起電力企業的重視[1]。

1分布式電源的運行原理

1.1同步機型分布式電源同步機型分布式電源并網時，轉子轉動速度和并網點電壓變動速度一致。發電機在原動機作用下轉動，通過線路連接至大配電網。當運行環境正常時，發電機處于平衡狀態，即輸出和輸入功率相等[2]。

1.2逆變型分布式電源逆變型分布式電源的主要控制方式有PQ和VF，在實踐工作中更多采用前者，這是因為PQ控制可以直接控制輸出功率。PQ控制涉及的參數包括電流和電壓。當系統運轉正常時，分布式電源檢測無功與正常使用功率會輸入PQ模塊，在此基礎上同PQ參考值做差，借助控制系統和電流限制系統獲得相應參數，并輸入相應模塊加以控制。此時，電流檢測模塊會轉換檢測電流值，并且比較控制系統和電流限制系統數值，而后獲得所需參數，再轉換得到所需信號驅動，最終輸出正序電壓數值，完成分布式電源控制[3]。分布式電源并網結構示意圖如圖1所示，其中，Ug為電網電壓，Zg為等效阻抗，UL為負荷電壓，ZL為阻抗，IDG為分布式電源的電流值。

2分布式電源并網對配電網系統的積極影響

2.1大幅度減少電能消耗量分布式電源有多種放電方式，可以減少能源損耗。根據焦耳的相關電能定律，要想將電能消耗量控制在最低水平，可以根據實際情況合理增加電壓。即在電能輸送期間，可以利用調整電壓大小的管理手段控制電能損耗。但如果直接控制電壓大小，極易出現電能浪費的情況，選擇分布式電源可以避免該問題的發生[4]。

2.2實現綠色環保戰略目標傳統發電模式離不開對煤炭資源的使用，煤炭燃燒后會對環境造成污染。分布式電源依靠新型能源發電，如太陽能等，不僅解決了環境污染問題，還實現了綠色環保戰略目標。分布式電源以低壓方式進行輸配電，極大程度上減少了電磁污染現象的發生率，保護了人類賴以生存的生態環境[5]。

2.3明顯提升電能質量擁有低電壓穩定系統是分布式電源的主要優勢，也是與傳統配電系統的根本區別，使用分布式電源可以提升電能質量，也能夠保證用電的穩定性。從規模布置來看，分布式電源布置范圍小且搭建周期短，即使遇到突發問題也能夠短時間內完成對配電系統的調節，進而快速恢復正常用電，最大化保證電能整體質量[6]。

3分布式電源并網對配電網系統的消極影響

3.1對繼電保護產生的影響對于電力部門而言，電路故障是一種普遍現象，為了將故障發生率降至最低，通常會使用繼電保護裝置，以此防止重大安全事故的出現。在研究電路故障后發現，電路故障主要分為短路故障和斷路故障兩種形式[7]。以短路故障為例，如果電路中的電流過大，很可能會發生短路故障，進而對電路設備的正常使用造成影響，甚至損害到電力部門的經濟利益，引入繼電保護裝置可以減少故障發生率。如果同時引入分布式電源，會極大地增加線路的復雜性，改變輸電線路的短路狀態，保護裝置中的電流會因此發生相應變化，使繼電保護裝置的靈敏度受到很大的影響。將分布式電源并入配電線路，會使繼電保護裝置在發生短路故障時可能做出錯誤的判斷，進而出現保護器閘門自動重合失敗等情況，當故障問題嚴重時還可能會燒毀電力線路，增加電力部門不必要的支出成本。

3.2對電能質量產生的影響當分布式電源并入電網后，可能會出現電壓抑制和電壓跌落的情況，期間還可能因電壓波動而發生閃變現象。如果輸電線路未出現短路故障，不同節點位置的電壓值會發生變化，并與不斷擴大的分布式電源電容呈明顯的正比例關系。不僅如此，將分布式電源引入配電線路的過程中，還可能伴隨電機啟動或者電閃現象。如果電力部門不能足夠重視以上內容，很可能會影響電力行業的長遠發展。此外，在集中供電的前提下，配電網會一直處于輻射狀態，如果電力線路長期保持穩定運行，電壓會隨著饋線潮流方向逐漸降低，以此保證電力線路的正常供電。分布式電源并入，會使饋線上的傳輸功率逐漸減少，加上分布式電源沒有輸出功率作支撐，會導致一些負荷節點位置上的電壓發生改變，進而引起電壓抬高、電壓超標的情況。可見分布式電源并網增加了配電網系統的運行風險[8]。不同容量分布式電源接入對電壓的影響對比如圖2所示，能夠看到在配網實踐工作中，接入不同容量的分布式電源，各節點電壓也會有不同的變化。其中，分布式電源對接入點的電壓影響最大，而遠離分布式電源接入點的各節點的電壓所受影響較小。

3.3對配電網規劃產生的影響當前，將分布式電源并入配電網已成為大勢所趨，但是由于配電網自身結構較為復雜，分布式電源的順利并網十分困難，甚至還會影響供電的可靠性，降低電網整體運行效率。分布式電源并入配電網期間，可能對配電網規劃造成影響，具體如下。（1）分布式電源并入極易改變原有配電線路的穩定性，增加電路網絡結構的選擇難度。（2）分布式電源并入配電網時存在很多不確定因素，規劃人員無法準確推算系統負荷。（3）分布式電源并入可能對輸電設備造成一定影響，如使部分輸電設備出現暫時閑置的情況，使電力部門無法及時收回投資成本，大大增加了電力部門的經濟壓力。（4）在并入分布式電源后，運維管理工作難以有序進行。傳統模式下，電力部門會借助兩路供電形式對小型用戶供電，如果電路系統結構存在問題，很可能影響到電力系統的穩定性，這時電力部門只能利用增加設備的方式解決以上問題，無形中增加了運維管理成本。

4分布式電源并網的電能質量改善策略

針對分布式電源并網對配電網系統產生的相應影響，在電力實踐工作中，既要充分發揮分布式電源的各項優勢，同時也需要注意采取有效策略來改善分布式電源電能質量，使之更好地在配電網系統中發揮作用。具體可以考慮從以下方面來落實改善策略。

4.1引入電能質量治理信息庫隨著分布式電源廣泛應用于配電網實踐工作，電力企業要想更好地保障電能質量，就必須結合分布式電源并網運營特點和可能產生的不利影響，主動加強智能化軟件和設備的運用，通過引入電能質量治理信息庫完善電力系統通信網絡，重點落實電力服務系統與電力終端用戶之間的數據交互?；诖?，可以更加全面高效地掌握分布式電源并網后負荷狀態、節點電壓、諧波含量等數據信息，為保障配電網系統可靠運行提供必要支持。

4.2構建分布式智能控制系統在電力實踐工作中，針對分布式電源并網可能給配電網系統電能質量造成的負面影響，可以構建分布式智能控制系統，實現指令執行、信號采集、分析規劃等多種功能。在此基礎上，可以根據區域電網實際運行情況和電壓等級，綜合治理配電網系統和分布式電源電能質量，確保配電網系統高質量、高效率運行，滿足電力事業和電力工作發展需要。另外，要想使分布式智能控制系統發揮應有效用，還必須在電力實踐中不斷加以驗證和改善。

4.3合理保障配電設備性能想要改善分布式電源電能質量，降低電源并網期間可能面臨的諸多不確定性因素，應當保障分布式電源相關設備的性能。當前，分布式電源技術不斷突破創新，分布式電源的器件設備，如源濾波器、配電系統用靜止無功補償器、固態切換開關、動態電壓恢復等，都在電力實踐工作中得到了廣泛應用，在處理三相不平衡、電壓閃爍與波動、諧波問題等方面扮演著愈發重要的角色。保障配電設備性能有利于改善分布式電源電能質量，相關單位要重視配電設備的發展。

4.4深化分布式發電與傳統電網的融合當前，我國分布式電源并網仍然處在發展階段，想要改善其電能質量，應當基于現階段配電網系統實際情況，持續優化相關方案。特別是在分布式發電與傳統電網的融合過程中，既要充分借鑒傳統電網改善電能質量的思路、對策與經驗，也要根據分布式電源特殊性，確保電能質量改善方案的針對性與實效性，通過二者的融合，高效改善電能質量。

5結束語

綜上所述，分布式電源憑借自身節能環保等特點，在當前的電力實踐中得到了越來越多的應用，將分布式電源并入配電網系統成為發展的必然趨勢。特別是在構建以新能源為主體的新型電力系統時，分布式電源并網擁有更為廣闊的應用空間與前景。電力企業應當對分布式電源發展給予更多關注和投入，在明確分布式電源并網積極影響的同時，也要充分考慮其對配電網系統運行的影響，通過采用科學有效的對策，著力降低分布式電源并網對配電網系統運行帶來的風險，使分布式電源與配電網系統之間可以更加充分地融合，從而使分布式電源并網能夠發揮出應有的價值作用，保障配電網系統安全可靠高效運行，實現電力工作長遠發展。

參考文獻

[1]張永會,楊如月,潘超,等.基于指標關聯的分布式電源并網規劃策略[J].太陽能學報,2022,43(1):242-248.

[2]梁志峰,葉暢,劉子文,等.分布式電源集群并網調控:體系架構與關鍵技術[J].電網技術,2021,45(10):3791-3802.

[3]張永會,張亞譜,潘超,等.考慮源-儲特性的分布式電源并網階段優化與評估方法[J].太陽能學報,2020,41(6):226-233.

[4]王波,虞殷樹,賀旭,等.計及分布式電源并網安全約束的配電網改接優化模型[J].電力系統保護與控制,2019,47(22):67-77.

[5]楊剛,管霖,林凌雪,等.分布式電源并網對配網饋線供電能力的影響分析[J].電力系統及其自動化學報,2020,32(1):13-20.

作者:吳龍騰 邱澤堅 單位:廣東電網有限責任公司 廣東電網有限責任公司東莞供電局