分布式电源并网对配电网的影响分析

孙建梅，胡嘉栋

（上海电力大学 经济与管理学院，上海 200090）

0 引 言

关于配电网的构成，我国大部分是以链式结构覆盖整个居住地区，但是当分布式电源接入其中后，会导致之前的电网构造出现严重的破算现象。因此，如何既拥有原有的电网构造又能将其融入分布式电源并网中，是该领域讨论的重点。

1 分布式电源基本理论概述及原理

1.1 分布式电源的理论概述

分布式电源又被叫做分布式发电技术，主要指一部分小型容量的发电结构覆盖在使用的用户以及配电网的周边。伴随着电力行业的要求由于环境保护、节能减排、新能源等方面的问题而逐渐提高，分布式电源的相关发电技术随着形势紧逼被逐渐注重。分布式电源在运用上的占比在慢慢扩大，而在该领域的应用扩展也成为炙手可热的话题。分布式电源的发电技术运用的发电形式主要有风力、太阳能、内燃机等相关的新能源发电，经常被使用在固定的场所。由于该技术发电形式的特殊，如若全面实施，则对发电企业带来了全新挑战。在分布式电源的使用过程中，配电网络的作用是将使用的用户与相关电源对接，是改变传统网络对接的一种新型方式。这种改变方式将会在一定程度上影响配电网的使用运行能力和整体结构布置，所以分析该情况下的影响具有重要的研究价值。

1.2 分布式电源的基本原理

1.2.1 分布式电源同步机型DR 的基本原理

分布式电源的同步机型DR 在进行并网的过程中，同步机对应的转子的转动速度与并网点的电压转动速度相同。如图1 所示的分布式电源同步机的整体发电系统，原动机带动发电机进行转动，经过线路的对应相连，将其连接到大的配电网中。在正常运行环境下，处于平衡状态的发电机输出功率与其输入功率相等。

图1 同步机发电系统

1.2.2 分布式电源逆变型DR 的基本原理

分布式电源逆变型DR 经常使用PQ 和VF 方式进行控制。但是，一般情况下，由于PQ 的控制方式能够直接控制输出时的功率，因此通常使用PQ 控制方式进行分布式电源逆变型DR 的控制[1]。运用PQ 控制的参考数量方式有电压控制和电流控制两种。以常见的逆变型DR 为例，其原理如图2 所示。这是一种最普遍的完全功率的变换风机，整个系统正常运转时，PQ 将检测到DR 的正常使用功率和无功功率，将这两类功率输入到PQ 模块后，将正常使用的功率与无功功率与其参考值做差值，并且通过PI 的对应控制系统以及电流的限制系统得到对应的参数，同时将其输入至电流的对应模块进行控制。在电流对应的模块控制过程中，检测电流的模块将检测到的电流数值进行转换，同时与PI 对应的控制系统和电流限制系统的数值进行比较，再通过控制得到所需要的PI 参数，将参数经过dq 转换为所需要的信号驱动，进而给予正序的电压相关的数值，实现DR 的控制过程。

2 分布式电源的优点

2.1 节约电能，降低能源消耗

图2 逆变型DR 的工作原理

分布式电源在距离上离使用电的相关区域较近，而且在放电方式上拥有较多的方法，所以可以在传统的发电方式上有效节约电能，降低能源的大量消耗。按照焦尔的相关电能定律可以知道，只有增加电压才能降低电能的消耗量。因此，在进行电能输送进程中，可以通过加大电压或者减小电压完成和控制电能消耗。同时，如果直接进行电压的加大或者减小，由于变压器的作用，会产生浪费电能源的现象。分布式电源进行电能配送，能够将电能的利用实现阶梯级效果，降低电能输送过程中的能源消耗，达到节约电能的作用，符合当代可持续发展的理念。

2.2 降低对空气的污染，实现绿色环保

过去，发电主要以煤炭作为原材料，带来了严重的环境污染。但是，在分布式电源中，发电的原材料大部分使用的是风能、太阳能等新型原料，能极大程度地降低煤炭原料带来的环境污染，推进绿色电源的加速发展，确保人类生活的环境质量。此外，分布式电源在配电过程中主要以低压方式输送配电，是一种较好的控制电磁污染的方法。

2.3 电能质量有明显提升

分布式电源的主要优势在于拥有传统配电系统没有的低电压稳定系统。这对电能质量提升效果明显，大大提高了用电的稳定性。在规模布置上，分布式电源布置较小，所以它的搭建周期相对较短，在出现不可避免的问题时，能够按时整体调节配电系统，从而保障电能的质量。

3 分布式电源并网对配电网的影响

3.1 分布式电源的并网连接对配电网分布规划的影响

将分布式电源与配电网进行对接的目标，是电力搭建发展的重要方向。分布式电源将配电网进行对接，极大地影响了原有结构的复杂性，使得电能供应方面的依靠性、灵活度难度增大，进影响整个电网的运转效率。

针对电网分布规划，分布式电源对接配电网将面临如下影响：

（1）由于在分布式电源输送过程中需要接入配电线的相关线路，工程的实施将会对原有电路的稳定程度造成影响，进而加大对应电路的电网分布格局的删选难度；

（2）分布式电源的接入还存在一定的不确定因素，一定层次上会使电网的分布规划员工对于系统能够承担的电能负荷不能拥有一个明确的推断；

（3）原先的电网分布，增大了将分布式电源接入的管理难度和电网运营问题[2]。之前的电源输入方式是以两路供电作为小型使用用户的输入，但是由于电网的整个系统模式的转变，极大地影响了用电的稳定性能和安全性能。电网为了降低这一影响，增加了对应的设备数量，而这样的举措加大了电网公司设备的运营成本和管理难度。

（4）将分布式电源与配电网对接，在一些因素的影响下会对输送电源设施设备的容量造成困扰，使得一些电能设备处于闲置的情况，造成电网公司投入成本较大且难以收回的现象。

3.2 分布式电源接入将影响电能的质量

（1）分布式电源进行接入后，不但转变了原先的电能系统结构，而且转变了交换电流的装置使用，造成电网产生较大的谐波。所以，当分布式电源对接到配电网时，要重视对谐波的检测，注意谐波是否达到一定的标准。在分布式电源中，谐波的产生与该电源对接的位置有极大关系，位置不同，电压就会有所不一致。根据规律可发现：越是接近母线，谐波的影响越小；越是接近线路的最后边，影响越大。

（2）分布式电源的对接会产生电压闪变的现象以及对电压的下降有所控制。在接入的过程中，如果配电的相关结构出现单方向的短路问题，会降低电压的下降；反之，节点不同则会使电压的增加幅度有所不同。若电源的容量较大，那么电压的增加较为明显[3]。除了电压的升降幅度外，闪变也是分布式电源对接的一个重要现象。这种现象的出现可能在于电动机的开启、制动器、输出功率的波动频率等。

3.3 分布式电源对接并网对继电器的影响

在电路问题中，有两种故障问题出现的形式，分别为短路故障和断路故障。由于电路中电流流入过大，会造成短路现象，严重则会毁坏设备或者引发火灾。继电器的对应保护装置是避免此类事故发生的重要设备。但是，实际中发现，分布式电源并网会对该保护装置产生某种程度的影响。由于分布式电源的接入会使输送电源的路线问题发生与原先不一样的变化，增加了继电器保护装置的不确定因素，对保护设备的保护灵敏度和保护范围造成影响，进而使得电线线路的复杂程度加深。可见，分布式电源的接入在一定程度上会影响继电器保护的精准性和确定性。

4 结 论

将分布式电源与配电网进行对接，可以更改传统的电能输送方式，具有较大的发展情景，是未来电网的发展趋势。与原先的电源相比，分布式电源具有环保节能等诸多优势。若将现代化智能信息技术融入到分布式电源，对一些不好的因素加以控制，使影响降到最小，那么将分布式电源对接到配电网中的研究将是一个具有无限可能的领域，是未来持续关注的重要方向，是符合现代化发展的一项重要技术。