分析分布式新能源发电对配电网电压影响

王永平

摘 要：本文分析了分布式新能源发电的优点，并详细讲述了分布式新能源对配电网电压的影响，其中包括电压分布、线路损耗等，之后阐述了新能源与配电网电压之间存在的继电保护、电能质量、电网规划等问题，最后制定了改善措施。致力于促进日后的电网规划工作。

关键词：分布式新能源;配电网;电压

引言：随着经济社会的发展，能源枯竭和环境污染问题逐渐被重视，电力行业将目光投入到了可再生能源，致力于解决能源危机，在保护自然环境的同时，满足社会的需要。而分布式新能源发电打破了传统的供电方式，但是当前还存在着一定的问题，影响着电网的规划和运行。

一、分布式新能源发电的优点

分布式发电的发电功率一般在几千瓦或数百瓦。因为其是一个开放性的系统，可以很容易地满足用户的需求，将被动运输改为主动输出，在降低能源消耗的同时，也提高了能源利用率。分布式发电是一种小型的发电单元，主要存在于配电网和负荷附近。当前，分布式发电的主要类型有，电热发电、光伏发电、光热发电等。与传统供电模式相比，分布式发电可以直接面向用户，根据用户的需求提供电，进而减少了运输电能的成本，也保证了用电的安全。合理地优化分布式电网，可以实现多个功能目标，更好地利用电能。传统的电力系统安全性低，一旦操作不当就会引起大规模的停电，造成较大的经济损失。远距离传输电能，虽然可以正常为用户提供电能，但是在用电高峰，难以满足用户的用电需求，并且传送电能的过程消耗巨大，加剧了环境的污染。而分布式发电，通常应用在低压力配送系统中，使末端配电系统更加灵活，也弥补了传统配电系统的不足。其最大的优势在于可以将冷热电联中发电、制冷的能量转换进行连接，但想要实现远距离连接是十分困难的。由于城市的规划和发展并未将冷、热能计算其中，就导致了此资源的浪费。

二、分布式新能源对配电网电压的影响

（一）电压分布

随着新能源的大规模并网，电网系统演变成多支路分散模式，潮流分布也发生了改变。在天气变化较大时，风力和光伏发电的电源输出功率也变得不稳定，进而使配电网的潮流分布也发生改变，使电网的电压也受到了严重影响。当分布式电源并网后，传统电网会发生电压波动，因为分布式电源具有间歇性的特点，从而使分布式电源输出功率呈现间歇性，进而使电网系统的电压产生较大的波动。分布式电源的并网，可以有效的改善配电网的质量，但如果电源容量过大，会导致其功率反向流动，使并入点局部电压出现峰化，一旦节点电压超过电网系统电压幅值上线，就会影响配电网电压调压的工作，影响着整个电网系统的安全。电源的安装位置、容量和功率等都会影响电压的分布[1]。因此，可以通过仿真技术来分析分布式电源渗透率和电源功率，进而调整整个电网系统的电压。

（二）线路损耗

当配电网运行时，一旦出现弱环、开环的情况，就会导致整体电压较低。DGs的并入，可使单电源辐射结构改变成多电源弱环状结构，使得配电网结构发生较大变化。由此可见，传统的电网潮流计算方式很难计算出结果。DGs并网后也改变了电网支路的潮流方向，从而影响了电网的线路损耗。线路损耗发生的原因与负荷、DGs的位置、容量有关。一旦DGs的安装位置和输出功率不合理，就会增加配电系统的线路损耗，因为DGs的的输出功率与负荷比例超过要求定值，无法消耗DGs，就会增加有功和无功功率，增加线路损耗。当分布式电源并入电网系统后，会改变配电网支路的潮流流動方向，一旦潮流方向发生改变，就会导致配电网线路损耗发生改变。当分布式电源并入电网系统，会使线路损耗产生变化，主要是与分布式电源并入的功率、容量有关。

（三）影响及时监控

当前配电网都属于放射能的无源网，供电部门可以直接开展能源调度和信息采集，一旦接入新能源，就会使操作变得复杂，进而形成监测孤岛。使孤岛上的电压大小、频率值都无法实现监测和控制。一但发现异常，就会导致用户无法正常使用，严重的话会损坏用户设备。当出现线路负载量大于孤岛逆变器的容量时，会损毁逆变器，同时，危害检修人员的生命安全。就算关闸还是会引发跳闸，导致负荷失衡，影响供电的质量。

三、新能源与配电网电压之间存在的问题

（一）继电保护

继电保护装置是电力系统的核心。在分布式电源接入电网后，配电网将不再是简单的单侧电源系统，改变了原有的继电保护系统，影响了孤岛运行、过电流保护等。当分布式发电系统，发生故障时，电网中残留的电压会影响电压检测，进而出现检测结果不准确的情况，影响设备的正常运行。当发生孤岛运行时，会发生高压危机，使机组无法正常使用。为了保障电网系统的安全，要建立分布式发电保护系统。

（二）电能质量

分布式能源可以改善能源结构和发电形式，影响着电能的质量。主要是通过分布式电能接入电网后，增加电网中的非线性负荷，从而使电流和电压发生畸变。分布式能源接入配电网络，可以加强传统电网的安全性和实用性，但也存在着一定的问题。当电压发生闪变时，电压会突然变化，使人产生视觉疲劳，进而影响机组的正常运行。长时间的电压偏移也会影响系统电压的反馈设备，使其与分布式单元格的相互作用产生不良影响。

（三）可靠性

配电系统将电源与用户相连接，从而体现出其可靠性。其可靠性主要是通过解析法和模拟法来体现。当电力系统出现故障后，会导致部分机组暂停运行，但其他机组依然可以正常运行，从而避免了大规模的停电，保证了生产和日常的用电。一旦出现孤岛运行状态，还是会造成严重影响。当分布式电源与继电保护系统无法相适应时，会导致继电保护系统操作错误，使其可靠性降低。影响可靠性的因素还有系统安装位置、连接方式等。

（四）电网规划

分布式电网是一种新型发电技术，为发电系统提供了便捷。但是由于设计规划存在着不合理，在接入电网后发生了一些问题。例如，分布式系统发电量具有不确定性，要有传统电网作为备用，才可放心使用。也为电力系统的规划建设增加了一定的困难，因为在规划传统电力系统时，就未考虑加入分布式系统。此系统自身还具有灵活性和随机性，不能可靠的持续提供电能，为配电网络造成了一定的影响[2]。如果规划不符合实际要求，就会出现设备利用率低、损耗增加等诸多问题。因此，在分布式电源接入电网时，要提前做好规划、充分考虑此类问题。

四、分布式发电对配电网电压的改善措施

（一）光伏发电

分布式电源主要以太阳能发电作为电力来源，之后通过设备网发出无功功率和有功功率。因此，在优化无功功率时，要对其来源进行探讨。光伏发电可以作为补偿装置，降低发电的运行成本，无功功率的原理是，光伏并网逆变器的结构与滤波装置的主电路完全相同。

（二）并联电容器

并联电容器是容性负荷，主要应用在感性复合的抵消上。当配电网无功功率达不到要求时，其可以优化功率因数，从而使各个节点的电压保持稳定。但并联电容器无法吸收感性无功功率，就导致系统在处于最大负荷状态时发出感性无功功率。电容器的运行需要花费大量的成本，而线路运行也需要增加网络耗损费用。在发电设备花费的大量成本，影响了电力企业的经济效益，增加了运行成本，阻滞了企业的持续发展。

结论：随着社会用电需求的逐渐加大，电力设施也不断加强，分布式新能源发电也成为了发电网中不可缺失的一部分。在应用此系统时，人们要充分发挥分布式新能源的积极效应，改善传统发电模式，降低能源消耗，改善环境污染。

参考文献：

[1]刘澄，王辉，李天慧，等.分布式新能源发电对配电网电压影响研究[J].可再生能源，2019，37（10）：1465-1471.

[2]唐惠玲.新能源环境下配电网线损和电压协同管理策略研究[D].广东工业大学，2019.