分布式电源对配电网电压质量的影响和改善

李娜

摘要：人类社会发展的脚步愈来愈快，对地球上各类自然能源如煤、石油等的消耗日益增多。那么发掘新的可供人们使用的资源，并且将其运用到发电系统中是现代社会的当务之急。分布式电源（DG）种类众多，在配电网中普遍应用的是利用风能的风力发电和利用太阳能的光伏发电。在集中发电和大电网运行的基础上，现代电力系统正逐步向含有分布式电源的新型电网发展。然而，随着DG对配电网渗透率不断提高，电网的电压质量不可避免的受到影响，需要引起人们的重视。

关键词：分布式电源;配电网;电压

1分布式电源的优点

1.1成本低、灵活变通

分布式发电电源通常体积小、占地空间小、施工周期短，特别适合用在经济欠发达、相对闭塞的乡村地区，通过布设微型分布式电源，实现地方资源的有效利用，能实现就地发电，达到电能的充分供应，而且分布式发电相对灵活、变通，电力负荷能够被灵活调控，启动也较快。

1.2维护配网的安全性

DG设备可以表现备用电源的功效，从而继续供电，减少断电危险。并且峰谷电价时，DG设备也可以保护供电的安全性，操控电费成本，分布式电源设备处于相对独立的工作状况，不会同大电网相混淆，即便大电网出现问题，依然可以保证正常工作，维护用户供电。

1.3利于环保，能源高效利用

分布式发电技能属于科学、先进的技能，其所排放的污染物较少，能量转化率较高，并且能够实现能源的循环利用，有利于操控环境污染，电源一般间隔用户较近，这样就缩短了供电间隔，操控成本，保证能源被充分利用。

1.4实惠用户

分布式电源在电力系统的引入，打破了传统的公共电网的供电垄断地位，形成了多元化供电格局，形成了供电职业新一轮的竞争，有利于电价愈加公平化、合理化，并且竞争形势推进供电方不断改进完善自身的供电服务，最终为用户带来实惠。

2分布式电源模型

2.1分布式电源节点类型

目前，根据分布式电源的接口类型、控制特点及其自身的运行情况将分布式电源节点分为：PV节点、PQ节点、PQ（V）节点和PI节点四类。其中PV节点类型，是有功且电压恒定的节点，对于PV节点来说，要想维持恒定的电压值，需要具有足够的无功容量，以保证电压的恒定，PV节点具有可调节电压的励磁同步发电机，而且PV节点的双馈型风机、燃料电池、光伏及微型燃气机都具有电压控制型的电力电子装置作为并网的接口;PQ节点类型发出的有功和无功都是一个恒定值，其计算方法相对简单，且对其潮流的处理比较方便，但是这类节点也存在一个问题，那就是其实际值与理论值的偏差较大;PQ（V）节点类型分为同步发电机和异步发电机两类，其中无励磁系统或励磁电压恒定的同步发电机，发出的无功功率大小和发电机机端的电压有关，而异步发电机并网的风电机组没有励磁系统，它是靠接入电网通过吸收电网中的无功功率来建立励磁磁场，在此过程中异步发电机对电网中无功功率的吸收需求与其发电机机端电压有关，因此对于同步分布式发电机和异步的分布式发电机都是作为PQ（V）类型的节点来进行处理的;PI节点类型较为特殊，它是采用电流控制型的电力电子装置作为入网接口的分布式电源，它可以输出恒定的电流。

2.2潮流计算处理

目前，潮流计算处理广泛采用的方法是牛顿-拉夫逊法，牛顿-拉夫逊法具有良好的收敛能力，利用该方法不仅可以对各类常规的节点进行直接的处理，而且在各种不同种类的分布式电源进行算法改造的时候提供更加便捷的条件，同时牛顿-拉夫逊法也适用于配电网潮流计算。因此，选用牛顿-拉夫逊法对各节点类型进行潮流计算。对于可处理为PQ和PV两类节点类型的分布式发电技术（DG），可直接使用牛顿-拉夫逊法进行潮流计算。对于处理为PQ（V）节点类型的DG，需要分为同步电机和异步电机两种类型来进行讨论。

出为定值时，可利用公式推导出无功功率与有功功率及机端电压的关系，当无功功率为负数时，则说明异步发电机在从电网中吸收无功功率。对于PI类型的节点，由于已知其恒定的有功输出和接入电网的电流，可由电压、电流、有功功率和无功功率的关系求出DG输出的无功功率。

3对于分布式电源影响配电网的解决对策

3.1关于提高配电网稳定性的有效策略

当电网的稳定性受到威胁时，工作人员必须马上切断风电机组或是风电场的运行，以此来控制接入地区电网的稳定性。如果在传输线发生短路后并没有立即切断风电场，那么就会严重影响到主节电压的稳定性;如果及时切除，主节点的电压就会慢慢的逐渐稳定下来。由此可见，在故障发生后，必须要立即断开分布式电源，这对能否使配电网的电压一直保持在稳定状态有很重要的意义。

3.2关于配电网正常运行的有效策略

当配电网运行出现问题的时候，会对整个电网都造成严重的威胁。因此，必须要施行有效的保护措施来避免这种情况的发生。例如在出现事故，自动重合闸开断后，必须要立即切除分布式电源，只有这样才能确保保护装置正常工作。除此之外，有些分布式电源的调峰作用比较差，这样会严重阻碍配电网的正常调度功能。对于这种现象，首先要提高分布式电源的功率预测精准度，将其功率准确的测出，然后把风电功率叠加到负荷预测的曲线上，最后根据相关规定的系统调度方式来安排电源的正常发电，从而优化电网运行的每个环节。

3.3提高配电网电压和电流质量的有效策略

对于这种情况，一般情况下都是首先尽可能的减小分布式电源对配电网并网点电压的影响。方式有很多种，例如：加强配电网架结构、并联电容器组以及采用双馈变速风电机组等等。这些方式可以有效的改善分布式电源接入区电压与电流的质量和稳定性。

3.4DG对配网电压调整的控制策略

目前，DG对配电网电压调整的控制策略主要包括以下几点：（1）研制一种能参与DG运行控制的新型DG自动发电控制策略，通过调整DG自身的出口电压来控制与配电网相接入的电压;（2）对小水电励磁系统进行适当的改善，以增加其系统自动励磁调节的能力，同时加强小型水力发电系统的管理，尽量避免工作人员误关自动励磁调节系统而改为手动励磁调节，因为这样的小失误将使发电机组满载输出的有功功率成为“欠励磁”运行状态，导致无功缺乏，使配网节点的接入电压偏低，对配网电压的稳定造成不利影响;（3）在丰水期时，水电出力大，在重载运行时可能出现电压偏高、无功功率盈余过大，故应对其水电出力进行适当的压减。在枯水期时，水电出力可能出现不足，出现无功缺失，应注意分时组织对部分电站或机组多发无功以弥补接网时的无功不足。总的来说就是根据水电站的实际情况，对水电站进行适当的运行调整，对接入配电网的电压进行有效的控制。

4结论

分布式电源的配电网过电压是一个非常复杂的系统，涉及的问题包括多目标求解和多因素等的优化问题，并且随着技术的进步，对算法优化的要求越来越高，选择、改进合适的优化算法对含DG的配电网过电压有着重要意义。并且分布式电源的配电网会越来越重要和广泛。因此，我们应该加强对含分布式电源的配电网过电压和相关算法的研究，才能迅速提高电网的经济效益、稳定性、安全性和可靠性。

参考文献

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