分布式电源的特性及其接入对电网的影响

文/孙华聪

能源结构不合理、能源利用率低是影响社会与环境的重要问题，分布式电源是一种小容量、可并网于电力系统任意位置的发电机。DG的接入位置一般在配电网用户周围，不但能减少电力传输中的功率损耗，降低配网升级费用，其可靠性、电能质量均较高。点DG的接入也会引起配网结构的改变等，本文即对DG的特性及其对电网的影响进行了论述。

1　分布式电源的特性

根据发电类型的不同，DG可分为小水电、风电、光伏发电、生物质发电等，其特点分别为：

1.1　小水电

小水电单机容量较小易于运行和维护，但调节性能较差。我国的小水电大多为径流式电站，无库容调节模式。受到水源影响大，发电能力存在明显的季节性差异，不同年份的电能提供也不稳定，系统负荷偏差大。

1.2　风电

风电指在风力驱动风轮旋转，将风能转化成机械能，然后在齿轮箱辅助下驱动发电机发电的形式。风电清洁、无污染，场地要求简单，占地面积少，建设周期短，发电成本也较低。同时，风电也存在一定缺陷，如不能大量储存风能，风度稳定性不易控制，能量密度相对较小，对生态环境有一定影响，风轮机工作效率比较低，风机运行时会产生电磁噪声以及机械噪声等。

1.3　光伏发电

光伏发电系统是将“太阳能”直接转化成“电能”的发电方式，主要包括太阳电池板、逆变器和控制器等部件。该系统直接由电子元件构成，不涉及机械部件，因此发电设备的寿命较长，运行更加稳定可靠，维护也比较简单便，清洁性能也很好。但该发电方式只能在白天获取能量，且能量获取受到天气以及季节的影响较大。

1.4　生物质发电

表1：DG提供的短路电流

生物质发电形式是以散料（如谷壳、秸秆等）作为燃料，直接把生物质能发电厂当作小火电，通过锅炉汽轮发电机进行发电。通常情况下，装机容量为30000千瓦。但该发电技术的效率一般较低。

2　分布式电源的接入对电网稳态运行的影响

2.1　对配电网电压的影响

依据控制方式的不同，DG包括PQ、PV、PI、PQ（V）4个节点。其中，长期在额定工况附近运行、稳定性强的是PQ节点；维持节点电压幅值的DG可视为PV节点；直接并网的异步风力发电机组为PQ（V）；节点储能系统可视为PI节点；。

2.1.1中压分散接入

当DG的接入在线路末端，出力与线路负荷相等时，其抬升的电压效果将十分明显。根据△U=（PR+QX）/U可知，DG接入配电线路时，对节点电压的提升＜1%，可以说电压不是限制DG接入的因素。

2.1.2专线接入

专线接入模式只影响变压器电压，不影响馈线电压。在该模式下，DG容量通常小于变压器负荷的四分之一。即使变压器负荷处于低谷，DG对电压降落的影响也不足1%。在考虑变压器分接头的情况下，DG接入对配网电压的影响甚至可以忽视。

2.2　对电网短路电流的影响

计算DG对接入电网短路电流的影响，可将DG分为旋转型与逆变型。在DG同步电机出口短路的情况下，单位DG容量提供的短路电流约为1.3kA/MW。采用专线接入于分散接入模式的不同容量的DG提供的最大短路电流，见表1。

根据配电网技术要求，中压短路电流一般为16kA。从表1看出，当采用中压分散接入时，DG提供的最大短路电流为0.545kA，约占中压短路电流限制的3%；采用专线接入时，DG提供的最大短路电流为3kA，占中压短路电流限值的15%。可以说，当DG采用中压分散接入时，其对短路电流的影响较小。

3　对电网可靠性的影响

当发生线路故障时，DG能为用户提供供电，这对重要的负荷而言十分关键，可极大的缩短年均断电时间。同时，在DG并网的条件下，在评估配电网的可靠性时也需要考虑新的情况和影响因素。

DG孤岛是影响电网可靠性的重要因素，即连接主电网的DG的任意开关跳闸，DG持续为部分负荷供电。此外，DG受外界气候环境因素影响较大，尤其是太阳能发电与风力发电，输出十分不稳定，进而也会影响供电的稳定性。

4　对其他方面的影响

4.1　谐波与电压波动

DG采用逆变器接口时，会对馈线谐波造成一定影响，DG越接近母线，对系统谐波的影响就越小。DG接入对配电网电压的影响小于1%，对电压波动的影响较小。采用同步机接口的DG对功率调制信号的响应较慢，电压暂降持续能力也有限。

4.2　故障定位

采用FTU故障定位隔离技术后，在故障发生时，可通过监测任意两点电流来推断故障发生点，若两点均有货物短路电流，则两点之间无故障。而线路中接入DG后，线路部分区段变为双端电源供电，以上办法将不再可行。需要通过两个相邻遥测点的电流方向来寻找故障点。

4.3　保护

DG接入会增加短路电流，从而影响上下游保护的故障判断能力。分散接入的DG队短路电流的增量一般在0.545kA以下，对整定值影响有限，而采用专线接入的DG对整定值则影响较大。

5　结语

DG具有多种类型，各有优缺点。DG接入后对配电网的影响有限，影响DG接入的主要因素为电网逆功率的限制。在今后的研究中，仍有必要进一步加强分布式电源的研究与利用，进而降低其对电网规划、继电保护、调度管理、电能质量以及电网经营的影响，做好分布式电源的规划、协调与衔接，促进供电网络的健康、有序运行。