分布式新能源發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓影響分析

王峰

摘? 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的大電網(wǎng)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)的電網(wǎng)供電需求，分布式發(fā)電應(yīng)運(yùn)而生。隨著能源消耗的加劇和生態(tài)環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，全世界都在尋求積極開發(fā)新能源的方式，分布式發(fā)電是利用可再生資源的重要途徑。分布式發(fā)電最大的優(yōu)勢(shì)就是可以利用可再生資源，但如果無計(jì)劃地使用分布式發(fā)電技術(shù)將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)電壓產(chǎn)生一定程度的影響。本文將重點(diǎn)分析分布式新能源發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓造成影響的因素，以便為今后的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電? 新能源? 配電網(wǎng)電壓? 影響分析

中圖分類號(hào)：TM614? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（a）-0123-03

Abstract： With the continuous development of social economy， the traditional large power grid has been unable to meet the demand of power supply in today's society， and distributed generation has emerged. With the aggravation of energy consumption and the increasingly serious pollution of ecological environment， the whole world is looking for ways to actively develop new energy. Distributed generation is an important way to utilize renewable resources. The biggest advantage of distributed generation is that it can make use of renewable resources， but if we use distributed generation technology without planning， it will have a certain impact on the distribution network voltage. This paper will focus on the analysis of the impact of distributed new energy generation on the distribution network voltage， so as to provide a reference for future work.

Key Words： Distributed generation; New energy; Distribution network voltage; Impact analysis

隨著能源消耗的加劇和生態(tài)環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，全世界都在尋求積極開發(fā)新能源的方式，分布式發(fā)電是利用可再生資源的重要途徑。風(fēng)能、太陽能等都屬于可再生資源，分布式發(fā)電對(duì)可再生資源的合理利用，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境和緩解能源消耗起著積極意義。

1? 分布式發(fā)電的綜合概述

分布式發(fā)電是一種利用可再生資源的新型發(fā)電方式，因?yàn)榉植际桨l(fā)電較為環(huán)保，所以近年來被廣泛應(yīng)用。分布式發(fā)電除了環(huán)保以外，還具有清潔度高、分布模式小，擁有獨(dú)立模塊等特點(diǎn)。由于發(fā)電單元和用戶之間的距離較近，所以更加便于利用發(fā)電功能，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)。與傳統(tǒng)的發(fā)電模式相比，分布式發(fā)電的規(guī)模較小，且自身擁有非常明顯的發(fā)電特征。從發(fā)電容量來看，分布式發(fā)電具有不確定性，容量類型分為：大、中、小型和微型四種不同的分類。由于和用戶之間的距離較近，可以直接依照用戶需求為電網(wǎng)發(fā)電。一旦這種模式被廣泛應(yīng)用，會(huì)直接參與配電網(wǎng)的全部運(yùn)行過程，對(duì)配電網(wǎng)的電壓造成影響。另外由于分布式發(fā)電的不集中性，與傳統(tǒng)的供電模式存在較大區(qū)別，隨之影響的還有電流傳送大小和方向。

2? 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓影響因素研究

2.1 分布式發(fā)電的基本理論

分布式發(fā)電一旦接入電網(wǎng)后，一方面對(duì)電能的不間斷質(zhì)量有所改善，另一方面也能促使配電網(wǎng)從原有的放射狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣唇Y(jié)構(gòu)的形態(tài)，這對(duì)配電系統(tǒng)的潮流分布和電壓情況等都會(huì)造成一定的影響。想要得出分布式新能源發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓影響的因素，就必須要從繼電保護(hù)、電能質(zhì)量和網(wǎng)損三個(gè)方面進(jìn)行深入研究。

2.1.1 繼電保護(hù)

目前我國(guó)配電網(wǎng)大多采用單電源的結(jié)構(gòu)，從繼電保護(hù)的角度出發(fā)，一般采用三段電流保護(hù)，在發(fā)生暫時(shí)性故障時(shí)可以誘發(fā)繼電保護(hù)設(shè)備，但分布式發(fā)電接入電網(wǎng)后，會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)裝置的誤判，還有影響自動(dòng)重合閘。

2.1.2 網(wǎng)損

從網(wǎng)損的角度，最初始的配電系統(tǒng)是一個(gè)輻射型的網(wǎng)格，是單向潮流。分布式發(fā)電一旦接入，就轉(zhuǎn)變了配電網(wǎng)的原始單向結(jié)構(gòu)，由單向轉(zhuǎn)變成了多源供電，網(wǎng)損有可能增加或者減少，網(wǎng)損的變化與分布式電源的位置、容量和功率因素都有確切的關(guān)系。

2.1.3 電能質(zhì)量

站在電能質(zhì)量的角度，風(fēng)力和光伏發(fā)電都存在隨機(jī)性和不確定性，分布式發(fā)電的輸出功率是以變化量的波動(dòng)情況為依據(jù)，所以分布式發(fā)電的接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。除此之外，大量電子轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，也增加了配電網(wǎng)中的負(fù)載量，電壓和電流的波形都會(huì)產(chǎn)生變化，引發(fā)電網(wǎng)的諧波污染。

2.2 電容和位置對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響

分布式發(fā)電的電容和電壓之間存在影響機(jī)制，想要準(zhǔn)備判斷和分析出這種機(jī)制，就必須要確定發(fā)電模式的數(shù)量，同時(shí)找準(zhǔn)發(fā)電位置[1]。盡管此類模式只是一種電源的輔助，并不是構(gòu)成配電網(wǎng)的主要內(nèi)容，但是卻可以起到支持配電網(wǎng)發(fā)電的作用。值得注意的一點(diǎn)是，如果分布式電源設(shè)置較多，會(huì)對(duì)繼電保護(hù)造成一定影響，增加運(yùn)行和維護(hù)的成本。除此之外，分布式發(fā)電要依據(jù)一定的條件才能夠成立，在分布電源數(shù)量時(shí)，要以配電網(wǎng)的最小損失為參照，并且結(jié)合安全和其他因素綜合考慮，達(dá)到有用功和無用功之間的平衡，確保電壓在合理的范圍內(nèi)。另外，分布式發(fā)電的電源容量和電源位置的選擇應(yīng)該采用遺傳算法，這樣更精準(zhǔn)也更科學(xué)。

分布式發(fā)電的位置和容量是構(gòu)建分布式系統(tǒng)的前提，由于分布式發(fā)電更接近用戶，所以要依照客戶終端的容量和地理位置，綜合考慮各種指標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況，選用發(fā)電方式。分布式發(fā)電的電源容量既要滿足正常運(yùn)行狀態(tài)的負(fù)荷量，又要具備處理突發(fā)情況的能力，可以通過灰色關(guān)聯(lián)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，對(duì)負(fù)荷模型進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。分布式發(fā)電的電源位置設(shè)定既要考慮周邊的環(huán)境、交通以及地理位置，還要考慮布局是否合理，盡可能保證線路的最小損耗，從而改善配電系統(tǒng)，保障配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性和靈活性。

2.3 功率因數(shù)對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響

分布式發(fā)電一旦接入到配電網(wǎng)中，由于其自身的電源容量有限，只能在一定程度上緩解配電網(wǎng)無用功功率不足的現(xiàn)象，而且有些分布式發(fā)電還會(huì)對(duì)配電網(wǎng)中無用功功率產(chǎn)生一定的消耗，這樣只會(huì)加劇無用功功率不足的問題。針對(duì)上述情況，一般通過無功補(bǔ)償措施來減少對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響，無功補(bǔ)償?shù)拇胧┌ǎ翰⒙?lián)電容器組，加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及采用雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組，來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的電壓正常，利用無功補(bǔ)償措施可以更好地確保配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性[2]。除此之外，在配電網(wǎng)實(shí)際工作中，配電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)負(fù)荷量所需要的無用功功率也會(huì)隨著電源的啟停而發(fā)生改變，因此要做一定的無功補(bǔ)償，也就是在配電網(wǎng)接入分布式發(fā)電電源之后，在接入位置放置無功電壓支撐設(shè)備，像電容器等，保證配電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2.4 分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓影響的改善措施

2.4.1 完善自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)該繼續(xù)加大對(duì)分布式發(fā)電的科研力度，不斷完善和優(yōu)化傳統(tǒng)的發(fā)電體系，構(gòu)建一種新型的分布式發(fā)電系統(tǒng)，通過調(diào)整分布式發(fā)電的出口電壓來實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)電壓的控制，逐步完善自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)。

2.4.2 提升分布式發(fā)電的技術(shù)水平

首先，分布式發(fā)電接入對(duì)配電網(wǎng)的電壓會(huì)有一定程度的改善，提高電能質(zhì)量，提升各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓水平。其次，單個(gè)分布式發(fā)電接入時(shí)，建議接在主干線的中間偏尾端位置，當(dāng)接入多個(gè)分布式發(fā)電時(shí)，建議全部接在主干線上。再次，無論是單個(gè)還是多個(gè)分布式發(fā)電接入，滲透率應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要作出調(diào)整。最后，在滲透率相同的基礎(chǔ)上，相比于多個(gè)分布式發(fā)電接入，單個(gè)分布式發(fā)電接入后容易對(duì)配電網(wǎng)電壓產(chǎn)生更大的波動(dòng)。

2.4.3 改善分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

當(dāng)分布式發(fā)電接入到配電網(wǎng)后，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的電壓造成一定影響，會(huì)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，電網(wǎng)強(qiáng)弱不同，影響的程度也會(huì)不一樣。當(dāng)某一地區(qū)電網(wǎng)較弱時(shí)，電機(jī)組在排除故障后依然無法自動(dòng)恢復(fù)電壓，并且會(huì)存在運(yùn)行超速的現(xiàn)象，不利于配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。針對(duì)這種情況，就需要及時(shí)切斷分布式電源來實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的穩(wěn)定，如果配電系統(tǒng)發(fā)生三相短路的現(xiàn)象，不及時(shí)切斷分布式電源，那么主要節(jié)點(diǎn)的電壓便無法恢復(fù)，只有及時(shí)切斷電源，電壓才有可能恢復(fù)平穩(wěn)。由此可以看出，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)能否及時(shí)切斷分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

3? 結(jié)語

綜上所述，分布式發(fā)電是一種可以利用可再生資源的新型發(fā)電方法，與傳統(tǒng)的發(fā)電模式相比，分布式發(fā)電具有污染低、成本低的優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。但同時(shí)值得注意的是，不合理的分布，會(huì)讓分布式發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓產(chǎn)生一定程度的影響，在實(shí)際工作中就要求相關(guān)技術(shù)人員要合理布局分布式發(fā)電的電源位置，綜合考慮電容和功率因素的影響，確保配電系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

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