浅析分布式电源并网对电网的影响与安全调控管理

2021-11-27王凯

魅力中国 2021年32期

王凯

（国网山东省电力公司新泰市供电公司，山东泰安 271200）

一、分布式电源的主要特点

投资少，易于建设。分布式电源单机容量和发电规模都比较小，因而，不需要建设大规模的变电站和配电设施，土建和安装成本低，建设周期短，投资规模小。

环境友好，污染小。分布式发电广泛采取各种可再生能源发电技术，发电过程很少由污染物排放，噪声也不大；又由于分布式发电系统电源电压等级较低，没有远距离大容量高压输电线路，产生的电磁辐射也很小，又不会占用大量的土地和砍伐树木，因而，与环境相处友好，可减轻供电的环境压力。

运行灵活、安全。分布式发电系统中的电源，单机容量小，机组数目多，彼此之间有一定的独立性，同时发生故障的概率较小，不易发生大规模的停电事故，供电可靠性高。客户具有可自行控制的分布式供能系统，在其他客户遭受事故时，避免停电的处境。多个小型的发电单元，便于分别操作和智能化控制，启停快捷、灵活。

降低系统损耗，提高能源利用效率。分布式电源通过能源的梯级利用，可以提高能源综合利用效率。分布式电源电力大多就地消纳，通过优化电源布局，合理设计电源容量，可以减少配电网的功率输送，降低输送线路的损耗。

二、分布式电源接入后对电网的影响

（一）对配电网规划的影响

由于规划区内客户可根据自身实际需求安装和使用分布式电源，这些分布式电源与电力负荷相抵消，从而对规划区负荷增长的模型产生影响，加大了规划区电力负荷预测的预测难度。同时，分布式电源安装点存在不确定性，输出电能又有随机性。因此，分布式电源的接入会影响系统的负荷增长模式，使原有的配电系统的负荷预测和规划面临着更大的不确定性。

配电网规划是一个动态、多目标不确定性、非线性规划问题，其动态属性与其维度相关联，配电网本身节点数非常多，系统增加大量分布式发电机节点，使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难。同时，对含多种类型分布式发电混合联网供电系统，根据各类型能源分布特征建立模型，在配电网中确定合理的电源结构，协调有效利用各种类型电源成为待解决的问题，这就更加大了规划的难度。

（二）对配电网网损的影响

传统的配电网网损计算总是与负荷有关。含分布式电源的配电网网损计算不仅和负荷有关，同时还与分布式电源的容量和具体位置以及网络的拓扑结构紧密相关。分布式电源接入配电网后，配电系统由原有的单电源辐射式网络将变为用户互联和多电源的弱环网络。配电网的潮流分布将发生根本性的变化，其不再是单方向地从变电站母线流向各个负荷，而是大小和方向都无法预测。这一现象的出现将直接导致配电网的网损发生变化。

（三）对配电网继电保护的影响

由瞬时电流速断保护、定时限电流速断保护与过电流保护组成的三段式电流保护具有保护原理简单、可靠性高的优点，并且在一般情况下也能够满足快速可靠切除故障的要求，因而在10kV 配电网中得到广泛应用。分布式电源大量接入配电网后，系统的潮流重新分布，短路故障时，故障电流的大小和流向也会因分布式电源的接入位置和接入容量的不同产生很大的不同，从而对三段式电流保护动作行为产生不同的影响。1.分布式电源引起保护拒动作。分布式电源提供的故障电流降低了所在线路保护的检测电流值，使相应保护因达不到动作值而不能启动。2.分布式电源引起保护误动。相邻馈线的故障有可能会使原本没有故障的馈线跳闸而失去电源。3.分布式电源可能改变配电网故障电流水平，故障电流水平的提高要求开关设备的升级，从而增加投资，而故障电流水平的降低则可能给过流保护带来问题。

（四）对配电网电能质量的影响

分布式电源是建立在电力电子技术基础上的，同时分布式电源在接入配电网后会引起配电网的各种扰动，从而对电能质量产生影响，主要有以下几个方面：1.电压波动：（1）分布式电源与当地的负荷协调运行，分布式电源的输出量随负荷的变化相应地变化将抑制系统电压的波动。（2）分布式发电功率随机变化、分布式发电机的启停均会影响，引起电压波动、电压闪变以等电能质量问题。2.谐波问题：（1）分布式电源的能量转换具有间歇性和不稳定性，（2）分布式电源中采用了整流-逆变技术和大量的电力电子设备，不同类型分布式发电机、不同的分布式发电联网方式可能会造成不同程度的谐波畸变。

（五）对配电网可靠性的影响

如果分布式电源是作为配电系统的备用电源来使用，配电网发生故障以后，在保证电力系统安全的前提下，利用分布式电源为客户供电，将会减少停电面积，可以提高系统的供电可靠性。但是，如果分布式电源是和系统电源并网运行，分布式电源与配电网的继电保护配合不好将使继电保护误动作，则可能降低系统的可靠性。分布式发电系统中，当电网供电因故障事故或停电维修而跳脱时，各个用户端的分布式电源未能及时检测出停电状态而将自身切离市电网络，并形成由分布式电源和其相连负载组成的一个自给供电的孤岛发电系统。可能会对系统、维修人员等造成危害，而且负荷可能出现的供需不平衡将严重损害电能质量，从而降低配电网的供电可靠性。

三、分布式电源的安全调控管理

（一）“三步走”消除对配电网规划的影响

宏观掌控。分布式电源的规划应与地区总体电网发展规划相协调，从源头控制分布式电源“遍地开花”的状态。结合近期配电网规划，提前计算出负荷接纳能力，保证分布式电源接入后不会影响系统的负荷增长模式。细节把握。本着就近分散接入，就地平衡消纳的原则，将分布式电源对负荷影响融合到“负荷预测—电源规划—网络规划”的传统电网规划步骤中去。模型建立。提前摸清变电站布点周围适合于分布式电源建设选址的地点，提前建立分布式电源模型，在配电网中确定合理的电源结构。从最优电网模型的技术角度进行分布式电源的最优容量和位置规划。

（二）“两个合理”减少对配电网网损的影响

合理配置分布式电源。在不影响供电可靠性的基础上，确定电网平衡节点位置，减少对配网网损影响。合理考虑分布式电源的接入实际容量及接入具体位置。通过配网有功网损的精准表达式，计算出系统有功最小网损接入位置。

（三）“三个加装”减少对配电网继电保护的影响

加装故障限流器，能够减少电路上的故障电流，避免了短路故障下的高阻抗情况。加装方向性元件，在线路接入分布式电源位置的上游两侧实施安装，会更好的控制故障电路。加装其他保护措施，如方向比较式的众联保护，进一步提高继电保护的可靠性。

（四）“两种控制”消除对配电网电能质量的影响

通过积分控制器“控制”。针对可控电压源的分布式电源，利用具备复数增益的准比例复数积分控制器，与相位补偿准比例谐振控制器相配合，构成相位补偿控制策略，实现对任意次谐波序分量的独立控制。通过双调谐注入式混合有源滤波器的新型DFACTS 装置“控制”。通过跨接配电变压器的接入方式，使其既能对配电变压器高、低压侧电能质量问题进行治理，又能稳定逆变器直流侧电压，还能保护配电变压器免受谐波干扰。