淺析分布式電源接入對(duì)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(tǒng)，380V或10kV配電系統(tǒng)，并網(wǎng)運(yùn)行或采取獨(dú)立運(yùn)行的方式。分布式發(fā)電的接入對(duì)配電網(wǎng)的供電經(jīng)濟(jì)性和節(jié)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?yīng)糜纱艘矊?duì)規(guī)劃設(shè)計(jì)提出了新要求。

　　1、對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響

　　分布式發(fā)電接入配電系統(tǒng)后，對(duì)配電系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)可能引起原有的繼電保護(hù)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)饋線繼電器的電流，使速斷保護(hù)無(wú)法啟動(dòng)，從而導(dǎo)致故障不能及時(shí)切除。

　　(2)可能導(dǎo)致配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)誤動(dòng)作。相鄰饋線的故障可能會(huì)導(dǎo)致分布式電源所在的線路保護(hù)誤動(dòng)作。

　　(3)改變了配電網(wǎng)的故障水平。分布式電源數(shù)量和種類的不同會(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(dǎo)致故障電流產(chǎn)生大幅度的變化。

　　(4)非同期合閘下會(huì)擴(kuò)大事故停電范圍。若故障跳閘后，分布式電源沒有停止運(yùn)行或從電網(wǎng)中切除，造成的非同期重合閘將會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，擴(kuò)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(hù)裝置的協(xié)調(diào)和控制方法。

　　2、對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

　　傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務(wù)是根據(jù)規(guī)劃期間網(wǎng)絡(luò)中空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的結(jié)果和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基本狀況確定最優(yōu)的系統(tǒng)建設(shè)方案在滿足負(fù)荷增長(zhǎng)和安全可靠供電的前提下使配電系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用最小。但分布式發(fā)電的接入，使得配電網(wǎng)規(guī)劃突破了傳統(tǒng)的方式，對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃造成了深遠(yuǎn)的影。主要表現(xiàn)為：

　　(1)分布式電源的接入會(huì)影響系統(tǒng)的負(fù)荷增長(zhǎng)模式，使原有的配電系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)和規(guī)劃面臨著更大的不確定性。

　　(2)配電網(wǎng)本身節(jié)點(diǎn)數(shù)非常多，系統(tǒng)增加的大量分布式發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，使得在所有可能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案更加困難。

　　(3)對(duì)含多種類型分布式發(fā)電混合聯(lián)網(wǎng)供電系統(tǒng)，根據(jù)各類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(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)有效利用各種類型電源成為待解決的問(wèn)題。

　　此外，國(guó)家能源政策和規(guī)劃也將直接影響配電網(wǎng)規(guī)劃決策過(guò)程。《OptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》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。此算法以饋線容量極限、饋線電壓形態(tài)以及三相短路電流等約束以網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建和網(wǎng)損費(fèi)用最少為目標(biāo)函數(shù)采用基因算法對(duì)分布式發(fā)電設(shè)備的安裝位置和容量大小尋求最優(yōu)。

　　《MVNetworkPlanningUnderUncertaintiesonDistributedGenerationPenetration》在《OptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)用決策原理，從而提出了一套新的配電網(wǎng)規(guī)劃算法。

　　3、對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)損的影響

　　傳統(tǒng)的配電網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算總是與負(fù)荷有關(guān)。含分布式電源的配電網(wǎng)網(wǎng)損計(jì)算不僅和負(fù)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。

　　分布式電源接入配電網(wǎng)后，配電系統(tǒng)由原有的單電源輻射式網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)橛脩艋ヂ?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流向各個(gè)負(fù)荷，而是大小和方向都無(wú)法預(yù)測(cè)。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)將直接導(dǎo)致配電網(wǎng)的網(wǎng)損發(fā)生變化。

　　《LossAllocationinDistributionNetworkswithEmbeddedGeneration》對(duì)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(duì)網(wǎng)損起決定作用的電流值。

　　4、對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響

　　根據(jù)分布式電源運(yùn)行方式的不同，其對(duì)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(tǒng)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(tǒng)的供電可靠性，如果分布式電源是和系統(tǒng)電源并網(wǎng)運(yùn)行，控制不好則可能降低系統(tǒng)的可靠性，反之則可以提高可靠性。因?yàn)椴⒕W(wǎng)運(yùn)行時(shí)分布式發(fā)電設(shè)備本身的可靠性將是影響系統(tǒng)供電可靠性的重要因素，而分布式發(fā)電設(shè)備由于其自身不穩(wěn)定、可靠性不高以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素，與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)可靠性還有較大的差距，故一般不采取單獨(dú)的分布式電源供電。分布式發(fā)電引入配電系統(tǒng)后，可能會(huì)產(chǎn)生一種新的運(yùn)行方式——孤島運(yùn)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(xù)向所在的獨(dú)立配電網(wǎng)輸電。無(wú)意中形成的孤島，可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)、維修人員等造成危害，而且負(fù)荷可能出現(xiàn)的供需不平衡將嚴(yán)重?fù)p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(yīng)對(duì)策略來(lái)應(yīng)付孤島的出現(xiàn)，利用孤島最快最大限度地向孤島內(nèi)的負(fù)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(yùn)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(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響》研究采用基于區(qū)間計(jì)算的配電網(wǎng)可靠性評(píng)估分析了參數(shù)不確定對(duì)配電系統(tǒng)可靠性的影響，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化等值計(jì)算分布式電源接入配電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的各項(xiàng)區(qū)間指標(biāo)，驗(yàn)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(jì)及分布式電源的配電網(wǎng)供電可靠性》根據(jù)配電網(wǎng)中負(fù)荷的重要程度，以等值有效最大負(fù)荷為目標(biāo)函數(shù)，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(jì)算最小路法計(jì)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(duì)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(duì)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(duì)配電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響

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

　?、俜植际诫娫磁c當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，即分布式電源的輸出量隨負(fù)荷的變化相應(yīng)地變化(增加或減小)，此時(shí)分布式電源將抑制系統(tǒng)電壓的波動(dòng)。

　?、诜植际诫娫床荒芘c當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷協(xié)調(diào)運(yùn)行。分布式發(fā)電功率隨機(jī)變化、分布式發(fā)電機(jī)的啟停均會(huì)影響與當(dāng)?shù)刎?fù)荷的協(xié)調(diào)運(yùn)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(tǒng)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(zhuǎn)換具有間歇性和不穩(wěn)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(shè)備，不同類型分布式發(fā)電機(jī)、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(jī)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(jī)組輸出功率基本呈線性關(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(guó)西德克薩斯州的 200kW日光場(chǎng)其所處的配電網(wǎng)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間和大量的監(jiān)測(cè)工作，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析得到結(jié)論，此日光場(chǎng)入網(wǎng)并沒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上安裝特殊的濾波器來(lái)抑制諧波電壓。