分布式电源并网对配电网系统的影响及改善策略_吴龙腾.pdf

光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电器171分布式电源并网对配电网系统的影响及改善策略吴龙腾1，邱泽坚21.广东电网有限责任公司，广东 广州 5100002.广东电网有限责任公司东莞供电局，广东 东莞 523000摘要：伴随当前电力事业深化发展，分布式电源并网正成为电力行业领域的一项热点工作，研究在分布式电源并入配网系统的同时，妥善降低运行风险，具有较强的现实意义。文章在概述分布式电源的基础上，介绍了分布式电源并网的积极影响，同时针对分布式电源并网后对配电网系统的消极影响展开探讨。希望通过文章研究可以使分布式电源更好地并入配电网系统，并对其理论研究与实践工作带来一些参考。关键词：分布式电源；配电网系统；并网运行分类号：TM77；TM7150引言分布式电源是不直接和集中输电系统相连的 35 kV及以下电压等级的电源，这一小容量发电结构往往覆盖于配电网附近。现阶段，我国电力事业进入新的发展阶段，以新能源为主体的新型电力系统正在稳步构建。分布式电源大多采用太阳能、风能等新能源发电形式，有关分布式电源的相关研究与实践工作逐渐成为电力行业的热点，其有很大开发潜力。但在推进落实分布式电源并网的过程中，分布式电源的特殊性会对原有配网结构和系统运行带来不同程度的影响，这需要引起电力企业的重视1。1分布式电源的运行原理1.1 同步机型分布式电源同步机型分布式电源并网时，转子转动速度和并网点电压变动速度一致。发电机在原动机作用下转动，通过线路连接至大配电网。当运行环境正常时，发电机处于平衡状态，即输出和输入功率相等2。1.2 逆变型分布式电源逆变型分布式电源的主要控制方式有 PQ 和 VF，在实践工作中更多采用前者，这是因为 PQ 控制可以直接控制输出功率。PQ 控制涉及的参数包括电流和电压。当系统运转正常时，分布式电源检测无功与正常使用功率会输入 PQ 模块，在此基础上同 PQ 参考值做差，借助控制系统和电流限制系统获得相应参数，并输入相应模块加以控制。此时，电流检测模块会转换检测电流值，并且比较控制系统和电流限制系统数值，而后获得所需参数，再转换得到所需信号驱动，最终输出正序电压数值，完成分布式电源控制3。分布式电源并网结构示意图如图 1 所示，其中，Ug为电网电压，Zg为等效阻抗，UL为负荷电压，ZL为阻抗，IDG为分布式电源的电流值。ZgUgULZLIDG图 1分布式电源并网结构示意图2分布式电源并网对配电网系统的积极影响2.1 大幅度减少电能消耗量分布式电源有多种放电方式，可以减少能源损耗。根据焦耳的相关电能定律，要想将电能消耗量控制在最低水平，可以根据实际情况合理增加电压。即在电能输送期间，可以利用调整电压大小的管理手段控制电能损耗。但如果直接控制电压大小，极易出现电能浪费的情况，选择分布式电源可以避免该问题的发生4。2.2 实现绿色环保战略目标传统发电模式离不开对煤炭资源的使用，煤炭燃作者简介：吴龙腾，男，本科，工程师，研究方向为调度控制。文章编号：2096-9317（2023）01-0171-03 照明电器 2023 年 第 1 期 总第 176 期 光源与照明172烧后会对环境造成污染。分布式电源依靠新型能源发电，如太阳能等，不仅解决了环境污染问题，还实现了绿色环保战略目标。分布式电源以低压方式进行输配电，极大程度上减少了电磁污染现象的发生率，保护了人类赖以生存的生态环境5。2.3 明显提升电能质量拥有低电压稳定系统是分布式电源的主要优势，也是与传统配电系统的根本区别，使用分布式电源可以提升电能质量，也能够保证用电的稳定性。从规模布置来看，分布式电源布置范围小且搭建周期短，即使遇到突发问题也能够短时间内完成对配电系统的调节，进而快速恢复正常用电，最大化保证电能整体质量6。3分布式电源并网对配电网系统的消极影响3.1 对继电保护产生的影响对于电力部门而言，电路故障是一种普遍现象，为了将故障发生率降至最低，通常会使用继电保护装置，以此防止重大安全事故的出现。在研究电路故障后发现，电路故障主要分为短路故障和断路故障两种形式7。以短路故障为例，如果电路中的电流过大，很可能会发生短路故障，进而对电路设备的正常使用造成影响，甚至损害到电力部门的经济利益，引入继电保护装置可以减少故障发生率。如果同时引入分布式电源，会极大地增加线路的复杂性，改变输电线路的短路状态，保护装置中的电流会因此发生相应变化，使继电保护装置的灵敏度受到很大的影响。将分布式电源并入配电线路，会使继电保护装置在发生短路故障时可能做出错误的判断，进而出现保护器闸门自动重合失败等情况，当故障问题严重时还可能会烧毁电力线路，增加电力部门不必要的支出成本。3.2 对电能质量产生的影响当分布式电源并入电网后，可能会出现电压抑制和电压跌落的情况，期间还可能因电压波动而发生闪变现象。如果输电线路未出现短路故障，不同节点位置的电压值会发生变化，并与不断扩大的分布式电源电容呈明显的正比例关系。不仅如此，将分布式电源引入配电线路的过程中，还可能伴随电机启动或者电闪现象。如果电力部门不能足够重视以上内容，很可能会影响电力行业的长远发展。此外，在集中供电的前提下，配电网会一直处于辐射状态，如果电力线路长期保持稳定运行，电压会随着馈线潮流方向逐渐降低，以此保证电力线路的正常供电。分布式电源并入，会使馈线上的传输功率逐渐减少，加上分布式电源没有输出功率作支撑，会导致一些负荷节点位置上的电压发生改变，进而引起电压抬高、电压超标的情况。可见分布式电源并网增加了配电网系统的运行风险8。不同容量分布式电源接入对电压的影响对比如图 2 所示，能够看到在配网实践工作中，接入不同容量的分布式电源，各节点电压也会有不同的变化。其中，分布式电源对接入点的电压影响最大，而远离分布式电源接入点的各节点的电压所受影响较小。0.90.920.940.960.9811.021.0412345678910?/V接入节点没有DG2MW4MW6MW节点电压值/V接入节点没有DG2MW4MW6MW图 2不同容量分布式电源接入对电压的影响对比3.3 对配电网规划产生的影响当前，将分布式电源并入配电网已成为大势所趋，但是由于配电网自身结构较为复杂，分布式电源的顺利并网十分困难，甚至还会影响供电的可靠性，降低电网整体运行效率。分布式电源并入配电网期间，可能对配电网规划造成影响，具体如下。（1）分布式电源并入极易改变原有配电线路的稳定性，增加电路网络结构的选择难度。（2）分布式电源并入配电网时存在很多不确定因素，规划人员无法准确推算系统负荷。（3）分布式电源并入可能对输电设备造成一定影响，如使部分输电设备出现暂时闲置的情况，使电力部门无法及时收回投资成本，大大增加了电力部门的经济压力。（4）在并入分布式电源后，运维管理工作难以有序进行。传统模式下，电力部门会借助两路供电形式对小型用户供电，如果电路系统结构存在问题，很可能影响到电力系统的稳定性，这时电力部门只能利用增加设备的方式解决以上问题，无形中增加了运维管理成本。光源与照明 总第 176 期 2023 年 1 月 照明电器1734分布式电源并网的电能质量改善策略针对分布式电源并网对配电网系统产生的相应影响，在电力实践工作中，既要充分发挥分布式电源的各项优势，同时也需要注意采取有效策略来改善分布式电源电能质量，使之更好地在配电网系统中发挥作用。具体可以考虑从以下方面来落实改善策略。4.1 引入电能质量治理信息库随着分布式电源广泛应用于配电网实践工作，电力企业要想更好地保障电能质量，就必须结合分布式电源并网运营特点和可能产生的不利影响，主动加强智能化软件和设备的运用，通过引入电能质量治理信息库完善电力系统通信网络，重点落实电力服务系统与电力终端用户之间的数据交互。基于此，可以更加全面高效地掌握分布式电源并网后负荷状态、节点电压、谐波含量等数据信息，为保障配电网系统可靠运行提供必要支持。4.2 构建分布式智能控制系统在电力实践工作中，针对分布式电源并网可能给配电网系统电能质量造成的负面影响，可以构建分布式智能控制系统，实现指令执行、信号采集、分析规划等多种功能。在此基础上，可以根据区域电网实际运行情况和电压等级，综合治理配电网系统和分布式电源电能质量，确保配电网系统高质量、高效率运行，满足电力事业和电力工作发展需要。另外，要想使分布式智能控制系统发挥应有效用，还必须在电力实践中不断加以验证和改善。4.3 合理保障配电设备性能想要改善分布式电源电能质量，降低电源并网期间可能面临的诸多不确定性因素，应当保障分布式电源相关设备的性能。当前，分布式电源技术不断突破创新，分布式电源的器件设备，如源滤波器、配电系统用静止无功补偿器、固态切换开关、动态电压恢复等，都在电力实践工作中得到了广泛应用，在处理三相不平衡、电压闪烁与波动、谐波问题等方面扮演着愈发重要的角色。保障配电设备性能有利于改善分布式电源电能质量，相关单位要重视配电设备的发展。4.4 深化分布式发电与传统电网的融合当前，我国分布式电源并网仍然处在发展阶段，想要改善其电能质量，应当基于现阶段配电网系统实际情况，持续优化相关方案。特别是在分布式发电与传统电网的融合过程中，既要充分借鉴传统电网改善电能质量的思路、对策与经验，也要根据分布式电源特殊性，确保电能质量改善方案的针对性与实效性，通过二者的融合，高效改善电能质量。5结束语综上所述，分布式电源凭借自身节能环保等特点，在当前的电力实践中得到了越来越多的应用，将分布式电源并入配电网系统成为发展的必然趋势。特别是在构建以新能源为主体的新型电力系统时，分布式电源并网拥有更为广阔的应用空间与前景。电力企业应当对分布式电源发展给予更多关注和投入，在明确分布式电源并网积极影响的同时，也要充分考虑其对配电网系统运行的影响，通过采用科学有效的对策，着力降低分布式电源并网对配电网系统运行带来的风险，使分布式电源与配电网系统之间可以更加充分地融合，从而使分布式电源并网能够发挥出应有的价值作用，保障配电网系统安全可靠高效运行，实现电力工作长远发展。参考文献1 张永会,杨如月,潘超,等.基于指标关联的分布式电源并网规划策略J.太阳能学报,2022,43(1):242-248.2 梁志峰,叶畅,刘子文,等.分布式电源集群并网调控:体系架构与关键技术J.电网技术,2021,45(10):3791-3802.3 张永会,张亚谱,潘超,等.考虑源-储特性的分布式电源并网阶段优化与评估方法J.太阳能学报,2020,41(6):226-233.4 王波,虞殷树,贺旭,等.计及分布式电源并网安全约束的配电网改接优化模型J.电力系统保护与控制,2019,47(22):67-77.5 杨刚,管霖,林凌雪,等.分布式电源并网对配网馈线供电能力的影响分析J.电力系统及其自动化学报,2020,32(1):13-20.6 刘宇,张明.分布式电源并网条件下的配电网继电保护策略J.光源与照明,2022(10):228-230.7 李玮,武晓峰,王怀俊,等.分布式电源并网谐波抑制自动控制方法研究J.制造业自动化,2022,44(2):194-197.8 任宇.含多种分布式电源的微电网控制策略J.光源与照明,2022(5):213-215.