高滲透率下分布式發(fā)電對大電網穩(wěn)定性的所產生的影響

陳明 梁磊 王菊隆

摘 要 進入二十一世紀后，我國更加重視對清潔能源的開發(fā)和利用，風能發(fā)電、光伏發(fā)電、垃圾發(fā)電、潮汐發(fā)電等分布式發(fā)電模式得到了快速的發(fā)展。由于以上發(fā)電模式的發(fā)電量相對較小，并且發(fā)電量具有不穩(wěn)定的特性，因此，當這些分布式電源接入電網后會對大電網的穩(wěn)定性產生一定的影響。本文主要分析了高滲透下分布式發(fā)電接入電網后對大電網的影響。

【關鍵詞】高滲透率 分布式發(fā)電 大電網穩(wěn)定性

1 分布式電源概述

為了使分布式發(fā)電系統(tǒng)產生的電能得到更好的利用，通過建立微電網對電能進行協(xié)調分配，可以達到對用戶用電進行削峰填谷的作用。分布式發(fā)電系統(tǒng)大都是采用自然能源進行發(fā)電，發(fā)電量的多少和環(huán)境因素有很大的關系，比如：風力發(fā)電系統(tǒng)主要看所在地的風力能源的多少，不同季節(jié)不同時間的風量不同，通過風力推動發(fā)電機產生的電能自然也不同，因此，通過微電網的建立可以對系統(tǒng)所產生電量進行有效的集合，然后進行合理的分配。下面主要介紹了幾種不同的清潔能源發(fā)電系統(tǒng)。

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電是一種新型的綠色發(fā)電模式，通過對太陽能的轉化達到發(fā)電的目的。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要的元器件是光伏太陽能電板、逆變器和控制器，通過這三部分的相互配合對太陽能進行轉化，然后將產生的電能存儲在電池中。光伏電站的發(fā)電量主要是看電站所在地的太陽光能，所以，光伏電站只有在白天才可以進行發(fā)電工作，并且整體光伏電站的整個發(fā)電過程呈不穩(wěn)定性，不能像火力發(fā)電一樣有穩(wěn)定的電能產出。光伏電池片大都是通過串聯或并聯連接，所以光伏陣列中的P-U特性曲線呈拋物線狀，通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器調節(jié)可以對系統(tǒng)中的功率最大進行跟蹤控制。

1.2 風力發(fā)電系統(tǒng)

風力發(fā)電系統(tǒng)中主要是通過風能帶動扇葉的轉動來進行發(fā)電，發(fā)電量的多少主要有當地風能資源的豐富度來進行控制。整個風力發(fā)電系統(tǒng)主要有以下幾部分構成：

（1）扇葉；

（2）發(fā)電機；

（3）整流器；

（4）逆變器。

風力發(fā)電主要是運用了空氣動力學的基本原理，風力發(fā)電的效果與風速和空氣密度有很大的聯系。依靠風能對扇葉進行推動旋轉，帶動風機內部的發(fā)電機運轉，達到發(fā)電的目的。由于風力發(fā)電在不同時刻所產生的電能有很大的區(qū)別，所以，風力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率也存在一個最高點，通過對風力輸出功率曲線的研究可以更好的掌握其并網后對大電網穩(wěn)定性的影響。

2 高滲透下分布式發(fā)電對大電網穩(wěn)定性的影響

2.1 微電源與大電網互聯簡述

目前，雖然分布式發(fā)電得到了大力的推廣，但是在實際的電力并網過程中存在著很大的問題。分布式電力系統(tǒng)由于發(fā)電量的不穩(wěn)性，其功率的變化會對整個電網的運行穩(wěn)定性造成波動，特別是越來越多的孤島運行微電源接入電網后，對大電網引起的波動更大。由于我國分布式微源的起步相對較晚，對分布式微源接入電網后穩(wěn)定運行的經驗不足，所以，我國對于不同滲透率下的微源入網仍處于研究探索階段，表1是對微電網與大電網互聯的系統(tǒng)參數描述。

2.2 靜態(tài)電壓穩(wěn)定性

對于分布式發(fā)電對電網穩(wěn)定性的研究應通過對微源入網的建模開始著手，根據理論上的不斷進步來促進實踐中的成功。隨著我國對清潔能源開發(fā)力度的加大，越來越多的分布式發(fā)電系統(tǒng)應運而生，大量的分布式電力系統(tǒng)可以產生大量的電力能源，分布式發(fā)電系統(tǒng)對于多余的電能必須進行接入電網處理，由于分布式電源的不穩(wěn)定因素，所以給整個電力系統(tǒng)造成了很大的壓力。微電網可以對區(qū)域內的分布式發(fā)電量進行集合，然后輸送到大電網中，導致電網中產生了高電抗的情況，影響輸電網絡的穩(wěn)定性。通過對靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的研究可以更好的了解電能接入電網后的運行情況，在不同的滲透率下電網運行過程中的波動明顯不同，接入電網滲透率不斷加大的過程可以使微電網對整個大電網的電壓起到一定的支撐作用。但是在隨著滲透率的不斷加大，會使電網中的原本穩(wěn)態(tài)受到破壞，其中包括運行電壓的不穩(wěn)定性和輸送功率的不穩(wěn)性，因此，在微電網接入大電網是應對微電網的滲透率進行一定的控制，找到一個合適的平衡點，盡量減少對大電網運行的影響。

2.3 動態(tài)特性分析

通過微電網集合的分布式電站的電能接入大電網后，勢必會不同程度的對大電網的運行造成一定的影響，因此，可以通過電能接入前通過設置變壓器進行變壓處理的方法來減少對大電網的影響。在進行動態(tài)特性研究時應首先設定電力輸電線路三相短路，在發(fā)生故障的過程中來通過逆變器與電網進行連接。電能通過逆變器接入大電網后產生的功率特性曲線是不斷變動的，應將滲透率盡量保持在變化的峰值范圍內，使接入電能的電壓對整個系統(tǒng)電壓起到一定的支撐作用，否則，可能會引起輸電系統(tǒng)的整體震蕩。對微電網的接入策略根據實際情況進行一定的調整，使接入電能可以在電壓和頻率上盡量與大電網中的輸送電能盡量保持一致，這樣才能使大電網保持相對穩(wěn)定運行。

3 結束語

綜上所述，高滲透率下分布式微電源在接入大電網后必然會對電網的正常運行產生一定的影響，但是，通過調整適當的接入策略會對保證電網運行穩(wěn)定性產生積極的效果。本文主要闡述了高滲透率下分布式發(fā)電對大電網運行的影響，希望可以給電力行業(yè)從業(yè)人員提供一些參考。

參考文獻

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[2]撖奧洋，鄧星，文明浩，李惠宇，陳曉燕.高滲透率下大電網應對微網接入的策略[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，34（01）78-83.

作者單位

1.南瑞集團公司（國網電力科學研究院） 江蘇省南京市 211106

2.國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106