分布式电源对电网调度的影响

于希军　盖鹏宇　刘玉华

[摘要]随着分布式电源被越来越广泛的关注，分布式电源在电网调度中的优势逐渐凸显。文章对分布式电源以及其特点进行了详细的介绍，从并网运行这一角度出发，并分别从电网调度的各个方面及环节进行详细分析，包括系统稳定性、电网频率以及电压等等，充分表明利用分布式电源接入电网，对电网所带来的积极影响。

[关键词]分布式电源；电网调度；系统稳定性

引言：

当前电网调度已然形成了智能电网大环境的局面，而分布式电源依赖其自身所具有的优点而被给予重视并广泛应用，例如，安装过程方便、接八方式较为灵活以及接入环境友好等等。分布式发电中利用可再生能源进行发电的特点，能够有效的帮助电网环节关于能源的矛盾，且有助于节能减排，达到改善环境的目的。现今，随着越来越大规模的分布式电源接入了电网中，对于电网调度的影响不断增加，因此，如何保证电网调度的管理模式能够适应电网运行所要求的安全性以及稳定性是一个亟需解决的问题。文章在这一背景下，对分布式电源进行介绍，并分析了其对电网调度的影响。

一、分布式电源介绍

1.1分布式电源概念

分布式电源指的是分布在用户端的能源综合利用系统，可以实现在用户现场或选择在较为接近用电现场的地方，由用户或是独立发电商自行的进行容量较小的发电机组的配置和投资，才能满足用户的特定需求。可以独立的通过公共网络直接的向用户供电，也可以通过接入电网的方式共同向用户进行供电。

1.2分布式电源种类

当前，被较为广泛的采用的分布式电源主要是太阳能的光伏发电、小水电以及生物质能的发电等等。生物质能的发电方式通常是采用内燃机发电机以及往复式的发电机等来进行发电，可将其视为较特殊的一个小火电机组，其发电过程具有可控性。太阳能光复的发电系统具有直接向特定的用户或是电网送电的功能，一定程度上将电力系统所具有的可靠性大大提高，但该设备会受到自然环境的影响，当然也会出先设备故障，影响了该发电系统的输出功率的稳定性。小水电站依赖水流量发电，因此其发电量是不确定的，雨水量随着季节变换而不同，因此小水电站也应当根据季节变换以及水流量变化的规律来进行发电量的调整。风力发电具有的主要优势是能够替代部分的常规发电组来进行供电，可以达到节约燃料的目的，但风力发电同样也依赖于风速，因此，其发电过程也是具有随机性以及间歇性的，同时具有较差的可控性。

二、分布式电源对电网调度的影响

2.1发电计划以及其调度

对分布式电源根据其发电功率的可控性，可以分为可控的和不可控的两大类，前者主要包括生物质能的发电；后者则主要指依赖于自然能源进行发电，包括风力、水力发电等等。对于发电功率是可控的部分分布式电源，一般来说都可以采用类似于传统火电的汽轮机来进行发电，其发电功率可以进行调控。由于其可以直接作为负负荷接入电网当中，因此对发电计划以及其调度具有的影响也较小。不可调控的分布式电源，一般来说指的是风力、水力、光照发电等，较容易收到气象环境以及水文条件等等环境因素的影响，所以具有较强的随机性以及波动性，可预测性较差。此类分布式电源的发电功率是及其不稳定的，极大程度上增加了接入电网的负荷所具有的波动性。因此，不可调控的分布式电源其预测经度较差，在相当程度上对电网负荷特性造成影响，给电网调度增加了难度。

2.2电网的备用容量

只有当电网中所接入的分布式电源其功率的波动特性以及电网负荷所具有的波动性保持一致时候，分布式电源有效发挥其自然调峰的功能；相反，则会大大增加電网中的调峰问题。分布式电源进行并网之后，分布式电源的调峰来自于电网总得可用调峰容量以及用于平衡负荷的波动的备用容量之间的差值。因此，若电网中分布式电源其备用容量是有限的，无法对功率波动进行完全平衡时，就应当对分布式电源其渗透率进行限制。一般来说，分布式电源在接入电网过程中的波动是由于风力、小水电等发电所引起的，而输出功率以及电流的波动相对于电网来说是具有随机性的，最严重时，所有分布式电源的装机容量同等大小的功率会全部投入。因此，若要接入数量较多的分布式电源，应当对相应配备的备用电源进行配备，以便发电以及符合需求，在出现功率波动时，能被有效平衡，保障整个电网能够稳定安全的运行。

三、分布式电源对电网性能的影响

3.1系统稳定性

当较多的分布式电源同时接入电网中时，电压稳定性若降低，一般来说是由于对无功功率具有需求。当前分布式的风电场以及小水电可以视作正的无功负荷，若其容量较大，但具有的对无功的控制能力较欠缺时，就会对电压稳定性造成影响，甚至会导致整个电网系统的电压崩溃。由于分布式的电源在并网后可能将配电网的功率流向以及潮流分布进行改变，而在既有电网的规划以及设计过程中并未对这一问题进行考虑。因此，分布式电源的功率逐渐注入的过程中，分布式电源其附近的局部电网所具有的电压以及联络线的功率都极有可能超出安全限制范围，而对系统的稳定性造成影响。并且，随着分布式电源的装机容量在整个系统中所占的比例在不断地增加，其输出的不稳定性对于电网功率的冲击也在不断的增加，对于电网系统具有的稳定性的影响也愈加明显，严重时甚至会导致系统完全失去动态的稳定性，整个系统瓦解。

3.2电网频率

在电网调频方面，若不可调控的分布式电源在整个电网的装机容量中占据较小的比重，则注入功率产生的波动对于电网频率来说具有较微弱的影响，但若分布式电源的数量及规模不断增加，则规模较大的功率波动对于系统调频来说会增加其难度，同时，对于分布式电源其运行状态也会产生影响。另外，若分布式电源通过微网或是虚拟电厂的形式形成了孤立电网，对于孤立系统的电网频率都会产生影响。

3.3电压

分布式电源接入电网中，会给配电网能否安全可靠的运行带来了更多的干扰因素，分布式电源无论是启停还是故障等都会对电网电压造成影响。同时，分布式电源的介入位置也将对配电网电压造成影响，因为分布式电源的接入位置有所不同，则线路的总电压损耗也不相同，各个节点的电压也会受到影响。因此，在配电网调度过程中，调度人员较难对分布式电源其投入时间以及退出时间等进行监控，要对电压进行调控是较为困难的。同样，在规模较大的分布式电源在电网中接入后，配电网馈线中传输功率会随之减小，导致馈线各个负荷节点的电压不断抬高。

3.4电能质量

风力发电以及太阳能发电等等发电方式其输出的电能是具有间歇性的，可能引起电压的波动，若是采用逆变器并网方式的分布式电源，也不能避免向电网输入谐波电流，导致电压的输出波形出现畸变甚至失真。分布式电源对于电能的质量是有影响的，其影响程度是与电源类型、控制方式、位置以及短路容量等等因素相关的。且若分布式电源的容量若不断增大，对于电能质量也会造成更大的影响。

四、结语

分布式电源有着种类较多、形式多样、其具有的特点也不同，但不同的分布式电源对于电网调度的各个方面的工作都会产生不同程度的影响。因此，如何妥善的安排分布式发电接入电网的位置、数量以及规模等等是需要进行研究的一个重要课题，期望在不断的发展及研究过程中，能够找到更优良的方式，来控制分布式电源对电网调度造成的影响，并带来良好的电网效益。