分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響

 引言
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的不合理性以及能源利用效率的持續(xù)偏低帶來(lái)了許多環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。隨著人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，以及常規(guī)能源供應(yīng)量日益緊張，人們對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用的重視程度升高到前所未有的高度。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)政府倡導(dǎo)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，同時(shí)提出了節(jié)能減排的硬性指標(biāo)，與之相適應(yīng)的分布式發(fā)電技術(shù)得到了國(guó)家的高度重視和快速發(fā)展。
所謂分布式電源就是電源與用戶之間的距離比較近，就地使用所發(fā)的電能，通常情況下，將10千伏及以下等級(jí)的電壓接入電網(wǎng)，總裝機(jī)容量方面單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)不超過(guò)6兆瓦的發(fā)電項(xiàng)目，主要包括太陽(yáng)能、天然氣、風(fēng)能等綜合利用發(fā)電等類型。本文就分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)的影響進(jìn)行研究分析，進(jìn)而為同業(yè)人員提供參考依據(jù)。
1 分布式電源對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響
1.1 分布式電源的接入，將會(huì)直接影響到系統(tǒng)負(fù)荷的增長(zhǎng)模式，原有配電系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)和規(guī)劃面的不確定性在一定程度上得以提高，進(jìn)而影響配電網(wǎng)規(guī)劃的合理性。
1.2 在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于本身的節(jié)點(diǎn)數(shù)量比較多，進(jìn)而導(dǎo)致配電系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)量較多的分布式發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，在一定程度上大大增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案的難度。
1.3 電網(wǎng)位置的不確定性受接入分布式電源的的影響將會(huì)增大，變壓器容量、分接開(kāi)關(guān)調(diào)壓范圍、線路輸送容量等內(nèi)容的配電網(wǎng)合理規(guī)劃的難度在一定程度上受這種不確定性的影響將會(huì)明顯增加。
1.4 對(duì)含多種類型分布式電源接入的配電網(wǎng)，對(duì)各種類型電源的協(xié)調(diào)使用成為解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。
2 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)可靠性的影響
由于分布式電源在運(yùn)行方式方面存在差異，進(jìn)而，在一定程度上影響配電網(wǎng)的可靠性：
2.1 在配電系統(tǒng)中，如果分布式電源作為備用電源使用，在電網(wǎng)供電能力不足的情況下，分布式電源通過(guò)向外送電，配電網(wǎng)的過(guò)負(fù)荷和堵塞就可以部分消除，配電網(wǎng)的裕度就可以增加。
2.2 當(dāng)分布式電源與系統(tǒng)電源并網(wǎng)運(yùn)行，配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性在自身穩(wěn)定性、可靠性和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素的影響下面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。分布式電源接入配電系統(tǒng)之后，孤島運(yùn)行將可能會(huì)成為一種新的運(yùn)行方式。所謂“孤島”是指無(wú)論是主配電網(wǎng)，還是分布式電源，當(dāng)其中的任一開(kāi)關(guān)出現(xiàn)跳閘，分布式電源與主配電網(wǎng)解列后，依然能夠向獨(dú)立的配電網(wǎng)進(jìn)行供電，滿足用戶的用電需要，進(jìn)而形成孤島運(yùn)行狀態(tài)。分布式電源的獨(dú)立運(yùn)行在孤島狀態(tài)，電壓和頻率得不到有效控制，所提供的電能可能會(huì)發(fā)生無(wú)法滿足電力用戶需求的情況，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。此時(shí)由分布式電源供電的線路電壓會(huì)慢慢衰減，從而造成電力用戶電壓過(guò)低，在一定程度上會(huì)損傷用戶的用電設(shè)備和配電網(wǎng)設(shè)備。
3 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)網(wǎng)損的影響
在配電網(wǎng)中接入分布式電源后，配電系統(tǒng)成為由用戶互聯(lián)，以及多電源組成的弱環(huán)網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)而使得配電網(wǎng)的原有結(jié)構(gòu)和分布發(fā)生明顯的變化，同時(shí)也將難以預(yù)測(cè)大小和方向，使得配電網(wǎng)的網(wǎng)損發(fā)生變化。分布式電源接入電網(wǎng)并不能確保電網(wǎng)損耗的降低，電網(wǎng)損耗將會(huì)受到電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電壓等級(jí)等因素的直接影響。當(dāng)然，分布式電源的不適當(dāng)布點(diǎn)接入，沒(méi)有對(duì)發(fā)電出力進(jìn)行控制，出現(xiàn)隨意開(kāi)停現(xiàn)象，這一切都會(huì)增加電網(wǎng)損耗，使得電能質(zhì)量下降。
4 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響
4.1 降低原有的繼電保護(hù)裝置靈敏度，甚至出現(xiàn)拒動(dòng)故障。流過(guò)饋線繼電器的電流因分布式電源產(chǎn)生的故障進(jìn)而減小，速斷保護(hù)無(wú)法啟動(dòng)，從而故障不能及時(shí)切除。
4.2 導(dǎo)致配電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作。分布式電源的接入直接影響電網(wǎng)短路電流的大小和流向，分布式電源所在的線路保護(hù)因相鄰饋線的故障，可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，進(jìn)而損壞設(shè)備。
4.3 改變了配電網(wǎng)的故障水平。配電網(wǎng)的故障水平受到分布式電源數(shù)量和種類的影響，將會(huì)出現(xiàn)提高或降低，故障電流在大容量的分布式電源的影響下，將會(huì)出現(xiàn)大幅度的變化。
4.4 事故停電范圍下會(huì)因非同期合閘而出現(xiàn)擴(kuò)大。如果發(fā)生故障出現(xiàn)跳閘，系統(tǒng)中接入的分布式電源不會(huì)停止運(yùn)行或者從電網(wǎng)中被切除，進(jìn)而出現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行。
因此，配電網(wǎng)中接入分布式電源后，需要對(duì)各方面的因素進(jìn)行重新考慮。
5 分布式電源的接入影響配電網(wǎng)電壓的波動(dòng)
在配電網(wǎng)中由于接入了分布式電源，在用戶端由于出現(xiàn)了電源，在一定程度上影響穩(wěn)態(tài)電壓的分布規(guī)律，例如，當(dāng)以異步發(fā)電機(jī)為主的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)將會(huì)引起系統(tǒng)無(wú)功的變化，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)電壓。分布式發(fā)電功率隨機(jī)變化、分布式發(fā)電機(jī)隨意啟停，將會(huì)突然改變潮流分布和大小，因配電變壓器沒(méi)有有載調(diào)壓功能，配電網(wǎng)根本無(wú)法應(yīng)對(duì)這種因潮流突變而導(dǎo)致的電壓變化，將會(huì)引起電壓波動(dòng)、電壓閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題。
6 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)自動(dòng)裝置的影響
6.1 對(duì)自動(dòng)重合閘的影響。一方面電網(wǎng)電源失去后，故障點(diǎn)通常通過(guò)分布式電源繼續(xù)供電，進(jìn)而造成故障點(diǎn)電弧出現(xiàn)重燃，導(dǎo)致絕緣被擊穿，使得瞬時(shí)故障惡化成為永久性故障。另一方面對(duì)于重合閘，線路中一直處于有壓狀態(tài)，進(jìn)而不能啟動(dòng)重合閘，導(dǎo)致事故不斷擴(kuò)大，甚至造成分布式電源的損壞。
6.2 對(duì)備自投的影響。由于母線電壓的存在，不到滿足備自投動(dòng)作的無(wú)電壓、無(wú)電流的條件，導(dǎo)致備自投裝置拒動(dòng)，進(jìn)而影響電網(wǎng)供電的可靠性。因此，接入分布式電源后，必須將低頻低壓解列裝置配置在分布式電源側(cè)，進(jìn)而確保在自動(dòng)重合閘、備自投動(dòng)作之前除分布式電源。
7 分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理的影響
為了確保整個(gè)系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行，需要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理，進(jìn)而擺脫大量分布式電源和傳統(tǒng)電源并存的現(xiàn)狀。受分散性的影響和制約，導(dǎo)致大量分布式電源不能安裝專門(mén)的電力通信裝置，進(jìn)而在安全監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不能納入自動(dòng)化信號(hào)，使得調(diào)度人員無(wú)法對(duì)分布式電源的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，在一定程度上增加了安排分布式電源的運(yùn)行方式，以及配電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的難度，配電網(wǎng)作業(yè)的安全系數(shù)大大增加。所以，需要借助各種通信方式，在自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中納入分布式電源，進(jìn)而對(duì)分布式電源的運(yùn)行加強(qiáng)管理。
8 結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的不斷進(jìn)步分，布式發(fā)電技術(shù)滿足了能源系統(tǒng)的客觀要求，在強(qiáng)大的電網(wǎng)支撐下，分布式能源得以充分地發(fā)展。國(guó)家電網(wǎng)也加快建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的步伐，在一定程度上為大規(guī)模地開(kāi)發(fā)和消納可再生能源提供了能源配置平臺(tái)。在不遠(yuǎn)的未來(lái)，將會(huì)形成新的電力工業(yè)體系，將 “綠色電能”送到千家萬(wàn)戶，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。