分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善

黄佳钦

（中国电信股份有限公司绍兴分公司，浙江绍兴，312000）

0 前言

在新能源利用率不断提高以及传统配网供电模式急需变革的大环境下，国内电力产业涌现出了DG技术、分布式供电技术等新技术，经过实践验证发现其中分布式供电模式不仅成本低、耗能少，而且对改善电力需求而言帮助较大，所以也成为了当下与今后我国电力产业发展的主要方向[1]。

1 分布式电源概述

1.1 定义

分布式电源的供电模式与传统供电模式有着显著区别，主要是由小型功率模块式独立电源构成，而这些独立电源与周边环境兼容性极高，不仅可由公共电力部门所有，而且也可由用户个人拥有，甚至完全由第三方机构所有，属于一种能够满足配电网系统供电要求和用户特殊用电需求的供电方式。一定数量的分布式电源为用户自主安装的发电设备，其中包含热电、冷电联产[2]。从这一角度来看，我国目前的小机组发电设施、火电型发电设施均属于分布式电源。

1.2 分类

立足不同领域去分析分布式电源，会有不一样的分类方式。比如在能源可再生应用的研究领域，分布式电源可分成两大类：第一类是利用可再生能源进行发电的电源，这类电源通常是利用太阳能、风能等清洁型能源发电；第二类则是利用不可再生能源发电，主要是指利用固体燃料，比如燃料电池、发电轮机等[3]。如果按照分布式电源与配电系统的连接形式去分类，分布式电源可分成旋转型与逆变型两种类型。

2 分布式电源对配网供电电压质量的影响

分布式电源在配网供电系统中需要保证合理应用才能发挥最大实效，倘若对分布式电源的管理或者本身运转质量较低，那么会对配网供电的电压质量形成负面影响。鉴于此，下文便要对几个重要方面的影响进行分析。

2.1 电压分布

将分布式电源接入到配网供电系统当中，系统的供电模式会从过去的辐射型供电转变成多电源发电，而正因为不同地点、不同发电形式的电源接入，所以会导致各个电源形成的电压分布出现差异。从实际情况来看，分布式电源与电源线路末节越靠近，则会对线路电压分布形成更明显的影响，分布式电源越靠近配网供电系统的主路线路，则对电源线路电压分布的影响越小。

2.2 电压跌落

倘若供电系统中变压器装置发生三相电短路的现象，经过维修后技术人员可对分布式电源予以合理应用，结合计算比例将适量的分布式电源接入配电网中，如此能有效提高变压器装置电压，有效控制电力系统电压[4]。此外，要想确保变压器电压稳定，也可采取加大分布式电源功率的手段。分布式电源主要分为同步机与逆变器两种类型，在处理配电网中电压跌落的现象时，则可用到逆变器分布式电源，原因在于逆变器分布式电源相较于同步机分布式电源而言，无论是电压功率处理速度，还是信号传输质量，均表现更好，所以在改善电压跌落时应当选用逆变器分布式。而不管变压器哪个相位发生问题，分布式电源均需要提高电压，避免变压器出现电压跌落的现象，电压输出功率会直接影响电压跌落的改善实效。但倘若在里利用分布式电源对变压器电压功率进行提高的操作中不加以限制，极易导致变压器电压过载，其中无故障出现的相位电压也会随之提高而出现超出变压器额定电压的情况，同样会以导致变压器正常运转受阻，因此在对电压跌落进行控制时，也要注意其上限[5]。

2.3 电压闪变

通常来讲传统的配电网发生电压闪变情况的主要原因为电压不稳，不过随着近些年分布式电源在配电网中的渗透率逐步提高，导致发生电压闪变的原因也变得更加复杂，从这一角度去分析可归总为如下几点因素：其一，由于一定数量的分布式电源模块管理权限在用户手上，但因为用户本身的专业能力有限，因此在自主管理过程中对分布式电源的运维操作不合理，致使电源频繁出现异常启停，也就导致电压闪变的情况出现；其二，分布式电源模块中会有大多数可再生能源如风能、太阳能等等，而这些分布式电源的接入受自然环境与天气因素的影响非常大，所以也会导致电压闪变的出现[6]；其三，倘若分布式电源模块相互间的距离非常短，那么也不可避免地彼此形成影响，出现电压闪变的情况。

2.4 谐波

分布式电源接入配电网需要借助电力设备构件中的变流装置，而电源开关动作的频发会导致开关、电源周围出现谐波分量，从而对配电网形成谐波污染。结合实践发现，如果分布式电源接入配电网的位置固定，那么配电网馈线所产生的电压谐波畸变率则会受到分布式电源总功率的影响，其中总功率占配电网总负荷的比例越大，那么配电网同条馈线的谐波畸变率也会越大，甚至会超出配电网谐波电压的限定值和畸变安全值[7]。因为分布式电源接入配电网时安装的位置有所不同且每条馈线的谐波畸变率也存在差别，从具体表现来看分布式电源安装越靠近配电网线路尾端，则馈线所有网络节点的谐波电压畸变率越高；而分布式电源离配电网系统母线越近，则馈线所有网络节点的小学电压畸变率越低。

2.5 供电电压

配电网系统的结构类型基本为放射性，分布式电源接入配电网系统之后会对供电电压形成影响，主要体现有：其一，由于分布式电源存在自主开合、发电波动等情况，一定会影响到用户的供电电压，一般来讲分布式电源会发生供电失稳、不牢固等现象，特殊时期还有可能起伏波动较大，不难看出分布式电源对配电网的供电电压形成一定威胁[8]；其二，会提升配电网系统短路容量以及增强系统电压强度，导致区域内配网电压出现波动，如果与配网距离相近的部分出现故障，能够有效把控母线电压闪变与电压跌落的情况。

尽管分布式电源接入配电网会带来诸多供电质量方面的问题，但在配电网运转负荷过大时，备用的分布式电源便能快速且有计划地响应，大大提高了配网供电的稳定性与可靠性。

3 改善分布式电源对配网供电电压质量的相关措施

3.1 控制电压

相较于旋转型的分布式电源而言，逆变型分布式电源的优势非常明显，如果电容量相同，那么逆变型分布式电源对主供电系统的节点电压影响并不大，尽管太阳能、风能等可再生能源会导致发电量出现起伏不稳的情况，但对于供电系统节点的电压带来的影响非常小。然而在此情况发生时，逆变型分布式电源无法对供电系统内部的电压波动问题有效解决，所以为了改善配电网系统中电压不稳的情况，技术人员应当重点推广旋转型分布式电源的应用，原因在于渗透率相等的情况下旋转型分布式电源带来的短路电流要远远超过逆变型分布式电源，因此如果没有外力影响的前提下，旋转型分布式电源能明显改善配电网系统的电压质量。

3.2 储存电能

随着能源危机的紧迫感日渐临近，国家也提出了节能环保的战略目标，其中可再生能源的大规模推广应用早已排上日程。然而，各种能源的应用会导致发电量稳定性不足的情况出现。所以，为保证可再生能源应用于发电中能够有更加稳定的供电量，则需要在配网供电系统中储存电能，除此之外还需要重点降低配网供电系统中的短路容量，如此可避免单独设置储能节点进行电能储存的做法，进而将电能储存在DG发电单元内，实现分布式电能储存目的，目前应用最广泛的储备介质为飞轮和蓄电池等。

3.3 配网故障恢复

当配电网变压器出现故障时，分布式电源可发挥备用作用，主要分成黑启动与费黑启动两种分布式电源，分布式电源的应用需要供电方与用电方达成意见统一，黑启动与费黑启动的分布式电源在配电网变压器出现故障时都有提高电压的效果。因此，配电网变压器故障出现后，备用分布式电源带来较大的电流功率，应当实施科学化策略助力配电网恢复供电，保障配电网供电稳定性。

4 结束语

随着近些年分布式电源在配网供电系统中逐步渗透，分布式电源所形成的影响也更加明显，主要体现在配网规划、网络损耗、电能质量、可靠性等多个方面，而电压质量仅仅是其中一个较为关键的方面。由于电压质量的好坏会对民众的生活生产形成直接影响，如果把控不当有可能造成巨大经济损失，所以针对于分布式电源对配网供电电压质量的影响，应当采取控制电压、储存电能、恢复配网故障等方式，改善配网供电的质量。