分布式电源参与的配电网电能质量控制策略分析

邓世聪，康文韬，史帅彬，刘鹏飞，张 伟

（1.深圳供电局有限公司，广东 深圳 518048；2.天地电研（北京）科技有限公司广州分公司，广东 广州 510663）

0 引 言

随着我国经济的发展，人们对能源的需求逐步提高，电力系统的覆盖面越来越宽广，能源耗费越演越烈，尤其是电能的消耗。针对这种情况，可以将分布式电源应用到配电网电能质量控制过程中，一方面能够减少生态环境的污染；另一方面也可以减少不可再生资源的耗费。

1 分布式电源主要形式概述

分布式电源应经过并网逆变器才能参与到配电网中；但是，分布式电源具备波动性和随机性等特征[1]。因此，无法全面利用其装置。对于光伏发电而言，在太阳光照十分充足的白天，可以保证逆变器的使用质量和效率；在夜晚应该把电力装置和电网切离，一方面可以提高逆变器的实际使用效率；另一方面能够确保配电网的正常运转。因此，有必要了解分布式电源的主要形式：太阳能发电和风力发电。

1.1 太阳能发电

太阳能包含太阳热和太阳光，太阳光发电主要是把太阳能直接转变成电能，太阳热发电主要是把光照转变成热能，再把热能转换成电能。

第一，对于独自运转形态下的太阳能系统而言，太阳能可以独自运转，并且不用和发电装置连接。这种发电方式适用于农村，还可以广泛应用在通信等方面[2]。第二，并网运转形态下的太阳能系统是把光伏经过电力装置接入到配电网中，是配电网的一种补充资源，不需要使用蓄电池，只需将分布式电源和配电网进行连接，将直流电能变成交流电能。这种方式主要是以各户为单位。第三，对于分散型太阳能系统，要想满足人们的用电需求，需要安装较小的发电系统为人们提供电能。这样的系统容量不大，需要在太阳光照射下运转，进而把太阳转换为电能，利用配电网调节使用情况。

1.2 风力发电

风能属于可再生资源，风能分布在世界各个地方，总量庞大。现阶段，随着风力发电的快速发展，风能成为了世界上发展最快的资源。

第一，离网风力系统最具代表性的特点是使用蓄电池存储风力电能，保障供电的可靠性和及时性。一般情况下，此系统使用在较偏远的地区。第二，并网风力系统将吸收的风能变为电能后，无法直接向配电网供应，需要经过大部分电子设备加强连接，把电能转变成与配电网实际需求相符的电能，才能够保证配电网的正常使用。这种系统应建立在风能更多的位置，使用台风机构建立一个较大的配电网供电，是当前应用最为宽广的风力发电方式。第三，多分散型系统最具代表性的特点是不只是单独供电，也可以和光伏等合作，进而向配电网提供更多电能，更加适用海上导航等。

2 分布式电源对配电网电能质量产生的影响

随着经济的快速发展，人们的生活水平得到了提高，人们对电能质量方面的要求也越来越高。因此，要将分布式电源广泛应用在配电网中，有效保证配电网的电能质量，满足人们的实际电能需求，进而保证人们的正常生产和生活，促进我国电力事业的健康可持续发展。

2.1 分布式电源对稳态电能质量的影响

现阶段，常用的分布式电源非常多。在接入到配电网后，不是正常意义上的单向供电，是负载和分布式电源共同存在，能量应是双向或者多向流动的。分布式电源的实际运转特征一方面被外界因素所影响，另一方面和发电机的实际结构息息相关。当前，电力系统得到了多方面的支持，对配电网的电能质量产生了重要影响。

在光伏经过逆变器的实际并网运转过程中，要想获得频率相同的电压，系统中应增添更多的电力设备以满足系统要求。如果其频率处在谐波范围中，此系统会出现谐波方面的污染。

在风力机经过逆变器和整流器进行共同运转时，因为电力器件的增添，不能忽视出现的谐波电流。电机的变流器长时间处于工作状态，如果设计出更好的滤波器，可以降低谐波问题，甚至忽略其产生的影响。如果器件频率长期处在谐波范围中，会出现十分严重的谐波问题，甚至是对系统的正常运转产生很大程度的影响。通常情况下，谐波频率由滤波装置所决定。随着科学技术的快速发展，电力器件逐步被改进，和传统变流器相比，使用先进设计手段的变流器出现谐波问题较少。虽然变流器也会形成相应的高谐波，但是其频率高，易滤除。

2.2 分布式电源对暂态电能质量的影响

当电力系统中进入分布式电源后，因为无法形成和电力系统相符的电压，所以在将分布式电源接入配电网中时，应使用某些器件实现整流，让其和配电网实际需求相符。但是，这样的器件会对电力系统电能质量产生不良影响，配电网、分布式电源的停止和启动都会被外界因素影响，进而造成电力系统发生暂态电能质量问题。

3 分布式电源参与的配电网电能质量控制策略

随着工业的快速发展，在配电网中接入了许多负荷，使得配电网的实际电能质量逐步降低，进而降低了供电设备的可靠性和安全性，同时降低了电能的利用成效，增加了电力设备与配电网的耗损，出现能源浪费现象。针对这种情况，分布式电能被广泛应用到了配电网中。但是，因为其具备波动性和随意性的特征，引发了电能质量方面的问题。因此，需要采取相应的控制策略，保证配电网的电能质量和配电网系统的正常运转。

3.1 保障配电网的无功电源充足

足够的无功电源一方面可以保证电压的稳态性，另一方面削弱了各种负荷对配电网电能质量产生的影响。如若没有足够的无功电源[3]，大部分电能质量控制设备和科学技术会由于电压降低无法实现相应的性能，某些设备在调整低电压时会出现无功缺额现象。所以，应该根据无功功率实际情况合理配置电源，这也是保障电能质量的基础条件，尤其是在较大功率的负荷方面。

3.2 合理配置电能质量检测点，应用现代化控制设备

有效控制电能质量的方法很多。例如，调整变压器的各个接头，可以保证电压的可靠性和稳定性，进而全面保障电压质量。这种方式虽然可以独立调节，但是其调节成果会受到彼此之间的影响。所以，在满足无功供给的前提下，要全面、合理地协调电能装置，保证电力系统的正常运转，建立完善的电能质量监测控制系统。在分级控制过程中，可以将数据信息限制在较小的范围内，让上级对下级展开协调作业，这是人们认同的控制手段。而分布式控制办法依然没有形成统一的方案。

3.3 满足用户电能质量需求的电力技术

用户电力技术主要是有效整合功率技术和配电技术，将用户对电能质量的实际要求作为重要根据，为用户配置合理有效的电能。电力企业能够使用用户电力技术和新型设备，在电力系统中获得用户所需要使用的电能。一方面能够制约电力系统中发生的短路问题，另一方面保证用户电能使用的可靠性和稳定性，调整其电压等。配电网控制技术能够在满足用户电能质量的基础上，解决电力系统中存有的暂态现象，是电能质量有效控制阶段。

4 结 论

随着世界经济的快速发展，人们的电能需求在不断提高，出现了能源大量消耗的现象。在这样的情况下，分布式电源得以快速崛起，一方面可以减少生态环境污染问题，另一方面也可以减少不可再生资源的消耗。分布式电源参与到配电网电能质量控制过程中产生了很大影响，因此要采取相应的策略，满足人们的电能质量需求，推动配电网中分布式电源的健康可持续发展。