淺析分布式電源接入對配電網(wǎng)的影響

　　一般而言，分布式電源是直接接入配電系統，380V或10kV配電系統，并網(wǎng)運行或采取獨立運行的方式。分布式發(fā)電的接入對配電網(wǎng)的供電經(jīng)濟性和節點(diǎn)電壓、潮流、短路電流、網(wǎng)絡(luò )供電可靠性等都會(huì )帶來(lái)影響由此也對規劃設計提出了新要求。

　　1、對配電網(wǎng)繼電保護的影響

　　分布式發(fā)電接入配電系統后，對配電系統繼電保護的影響主要表現在以下幾個(gè)方面：

　　(1)可能引起原有的繼電保護裝置靈敏度降低或拒動(dòng)。分布式發(fā)電產(chǎn)生的故障電流可能會(huì )減小流過(guò)饋線(xiàn)繼電器的電流，使速斷保護無(wú)法啟動(dòng)，從而導致故障不能及時(shí)切除。

　　(2)可能導致配電系統的繼電保護誤動(dòng)作。相鄰饋線(xiàn)的故障可能會(huì )導致分布式電源所在的線(xiàn)路保護誤動(dòng)作。

　　(3)改變了配電網(wǎng)的故障水平。分布式電源數量和種類(lèi)的不同會(huì )提高或降低配電網(wǎng)的故障水平。大容量的分布式電源將導致故障電流產(chǎn)生大幅度的變化。

　　(4)非同期合閘下會(huì )擴大事故停電范圍。若故障跳閘后，分布式電源沒(méi)有停止運行或從電網(wǎng)中切除，造成的非同期重合閘將會(huì )導致繼電保護裝置誤動(dòng)作，擴大事故停電范圍。

　　《EffectsofDistributedGenerationonProtectiveDeviceCoordinationinDistributionSystem》指出，含分布式電源的配電網(wǎng)中，分布式電源的具體位置和容量大小將密切影響保護裝置的協(xié)調和控制方法。

　　2、對配電網(wǎng)規劃的影響

　　傳統配電網(wǎng)規劃的主要任務(wù)是根據規劃期間網(wǎng)絡(luò )中空間負荷預測的結果和現有網(wǎng)絡(luò )的基本狀況確定最優(yōu)的系統建設方案在滿(mǎn)足負荷增長(cháng)和安全可靠供電的前提下使配電系統的建設和運行費用最小。但分布式發(fā)電的接入，使得配電網(wǎng)規劃突破了傳統的方式，對配電網(wǎng)規劃造成了深遠的影。主要表現為：

　　(1)分布式電源的接入會(huì )影響系統的負荷增長(cháng)模式，使原有的配電系統的負荷預測和規劃面臨著(zhù)更大的不確定性。

　　(2)配電網(wǎng)本身節點(diǎn)數非常多，系統增加的大量分布式發(fā)電機節點(diǎn)，使得在所有可能網(wǎng)絡(luò )結構中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò )布置方案更加困難。

　　(3)對含多種類(lèi)型分布式發(fā)電混合聯(lián)網(wǎng)供電系統，根據各類(lèi)型能源分布特征建立模型，在配電網(wǎng)中確定合理的電源結構，協(xié)調有效利用各種類(lèi)型電源成為待解決的問(wèn)題。

　　此外，國家能源政策和規劃也將直接影響配電網(wǎng)規劃決策過(guò)程?！禣ptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》介紹了一種可在中壓配電網(wǎng)中接入分布式電源的最優(yōu)安裝地點(diǎn)算法。此算法以饋線(xiàn)容量極限、饋線(xiàn)電壓形態(tài)以及三相短路電流等約束以網(wǎng)絡(luò )擴建和網(wǎng)損費用最少為目標函數采用基因算法對分布式發(fā)電設備的安裝位置和容量大小尋求最優(yōu)。

　　《MVNetworkPlanningUnderUncertaintiesonDistributedGenerationPenetration》在《OptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》基礎上，對系統運行中分布式發(fā)電存在的各種不確定性因素，采用啟發(fā)式最優(yōu)算法。應用決策原理，從而提出了一套新的配電網(wǎng)規劃算法。

　　3、對配電網(wǎng)網(wǎng)損的影響

　　傳統的配電網(wǎng)網(wǎng)損計算總是與負荷有關(guān)。含分布式電源的配電網(wǎng)網(wǎng)損計算不僅和負荷有關(guān)，同時(shí)還與分布式電源的容量和具體位置以及網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構緊密相關(guān)。

　　分布式電源接入配電網(wǎng)后，配電系統由原有的單電源輻射式網(wǎng)絡(luò )將變?yōu)橛脩?hù)互聯(lián)和多電源的弱環(huán)網(wǎng)絡(luò )。配電網(wǎng)的潮流分布將發(fā)生根本性的變化，其不再是單方向地從變電站母線(xiàn)流向各個(gè)負荷，而是大小和方向都無(wú)法預測。這一現象的出現將直接導致配電網(wǎng)的網(wǎng)損發(fā)生變化。

　　《LossAllocationinDistributionNetworkswithEmbeddedGeneration》對配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行了定量分析?；诒壤窒碓?，用跟蹤算法，確定放射狀配電網(wǎng)絡(luò )各組成部分的有功和無(wú)功，以此來(lái)確定對網(wǎng)損起決定作用的電流值。

　　4、對配電網(wǎng)可靠性的影響

　　根據分布式電源運行方式的不同，其對配電網(wǎng)的可靠性也將產(chǎn)生不同的影響。如果分布式電源是作為配電系統的備用電源來(lái)使用，則分布式發(fā)電的接入可以提高系統的供電可靠性，如果分布式電源是和系統電源并網(wǎng)運行，控制不好則可能降低系統的可靠性，反之則可以提高可靠性。因為并網(wǎng)運行時(shí)分布式發(fā)電設備本身的可靠性將是影響系統供電可靠性的重要因素，而分布式發(fā)電設備由于其自身不穩定、可靠性不高以及運行經(jīng)驗等因素，與傳統的配電系統可靠性還有較大的差距，故一般不采取單獨的分布式電源供電。分布式發(fā)電引入配電系統后，可能會(huì )產(chǎn)生一種新的運行方式——孤島運行?！肮聧u”是指包含分布式電源的配電網(wǎng)與主配電網(wǎng)分離后，仍然繼續向所在的獨立配電網(wǎng)輸電。無(wú)意中形成的孤島，可能會(huì )對系統、維修人員等造成危害，而且負荷可能出現的供需不平衡將嚴重損害電能質(zhì)量，從而降低配電網(wǎng)的供電可靠性。若事先有應對策略來(lái)應付孤島的出現，利用孤島最快最大限度地向孤島內的負荷供電，則可以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。2003年北美大停電事故中的孤島運行則是分布式發(fā)電提高配電網(wǎng)供電可靠性能的典范。

　　《分布式發(fā)電對配電網(wǎng)可靠性的影響》研究采用基于區間計算的配電網(wǎng)可靠性評估分析了參數不確定對配電系統可靠性的影響，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)化等值計算分布式電源接入配電系統可靠性評估的各項區間指標，驗證了作為備用電源的分布式電源可以改善配電網(wǎng)可靠性。

　　《計及分布式電源的配電網(wǎng)供電可靠性》根據配電網(wǎng)中負荷的重要程度，以等值有效最大負荷為目標函數，建立配電網(wǎng)孤島劃分的模型，采用改進(jìn)的適用于含分布式電源的配電網(wǎng)供電可靠性計算最小路法計算模型。并通過(guò)仿真表明，分布式電源合理接入配電網(wǎng)后，可以提高配電網(wǎng)的供電可靠性。

　　5、對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

　　分布式發(fā)電接入配電網(wǎng)，對配電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生的影響主要有以下兩個(gè)方面：

　　(1)對配電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響

　　在傳統配電網(wǎng)中，有功和無(wú)功負荷隨時(shí)間的變化會(huì )引起系統電壓波動(dòng)。沿線(xiàn)路末端方向，電壓波動(dòng)越大。若負荷都集中在配電系統的末端附近，電壓的波動(dòng)將更嚴重。分布式電源接入配電網(wǎng)后，主要以下面兩種方式對系統電壓造成影響：

　?、俜植际诫娫磁c當地的負荷協(xié)調運行，即分布式電源的輸出量隨負荷的變化相應地變化(增加或減小)，此時(shí)分布式電源將抑制系統電壓的波動(dòng)。

　?、诜植际诫娫床荒芘c當地的負荷協(xié)調運行。分布式發(fā)電功率隨機變化、分布式發(fā)電機的啟停均會(huì )影響與當地負荷的協(xié)調運行，引起電壓波動(dòng)、電壓閃變以等電能質(zhì)量問(wèn)題。

　　(2)諧波問(wèn)題

　　分布式電源接入配電系統后產(chǎn)生諧波問(wèn)題的原因有兩個(gè)方面：一是分布式電源的能量轉換具有間歇性和不穩定性，二是分布式電源中采用了整流-逆變技術(shù)和大量的電力電子設備，不同類(lèi)型分布式發(fā)電機、不同的分布式發(fā)電聯(lián)網(wǎng)方式可能會(huì )造成不同程度的諧波畸變。如變速恒頻風(fēng)電機組，其變流器始終處于工作狀態(tài)，產(chǎn)生的諧波電流大小與機組輸出功率基本呈線(xiàn)性關(guān)系，即風(fēng)速大小有關(guān)。

　　《APVDispersedGenerator》分析了光伏發(fā)電單元，PV接入配電網(wǎng)是否降低電網(wǎng)的電能質(zhì)量。作者研究了美國西德克薩斯州的 200kW日光場(chǎng)其所處的配電網(wǎng)，通過(guò)長(cháng)時(shí)間和大量的監測工作，從監測數據分析得到結論，此日光場(chǎng)入網(wǎng)并沒(méi)有造成所在的配電網(wǎng)電能質(zhì)量下降。

　　《TheeffectofdispersedgenerationonPowerqualityindistributionsystem》討論了接入分布式發(fā)電的大型配電網(wǎng)的一些重要母線(xiàn)的諧波電壓水平，并提出了可以在諧波電壓水平較高的母線(xiàn)上安裝特殊的濾波器來(lái)抑制諧波電壓。