分布式电源对配电网的影响探究

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摘要：分布式电源在配电网方面缺乏相应的支撑技术，文章研究了各类分布式电源对配电网的运行造成的影响，针对其结果，从分布式电源的运行以及接口进行分析，从而得到不同影响的原因；针对分布式电源对配电网造成影响条件的不同，对影响进行可靠性评估，并在此基础上提出相应的解决措施。

关键词：分布式电源；配电网；可靠性评估；解决措施；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM711 文章编号：1009-2374（2017）08-0202-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.099

1 概述

能源的应用和发展成为当前全球经济的焦点，能源的需求在不断扩大，传统的能源可勘探数量锐减。在人类发展的新形势下，能源形势愈发严峻。分布式电源技术的发展为可再生能源的应用提供了新的方向，也为工业的发展造成的电力供需矛盾提供了解决方案，分布式电源技术将是电力技术在清洁能源方向发展的重要领域。

2 分布式电源技术定义与分类

2.1 分布式电源

分布式电源是指分布于用于附近，满足于用户需求，可独立输出电能的，存在于公共电网之外的小型的发电系统。

2.2 分布式电源分类

分布式电源的分类原则是其依据分布式电源的发电的类型，从发电类型的不同以及运行的方式可以将分布式电源技术分为：

2.2.1 小水电。小水电的特点是分布范围广，单站装机容量小，易于运行以及维护，调节性能差。

2.2.2 风力发电。风力发电技术借助风能，装配以风力机，风能推动风轮转动从而带动发电机发电。风能当前具备商业发展的分布式电源技术，它的特点是结构简单，成本低廉，商业运营性价比高，但是转换效率低，并且该技术与配电网直接耦合，风力发电固有的不确定以及随机性容易对配电网造成严重的影响。

2.2.3 光伏发电。光伏发电是目前国家大力支持的扶贫项目，它的特点是清洁性，造价低，资源广泛，运行和维护工作少。该技术的发电原理是依赖于光伏阵列接收的辐照度，因此其输出功率和输出能量也对天气的依赖性很强，光伏发电又分为可调光伏发电和不可调光伏发电。

2.2.4 潮汐发电。潮汐发电借助于潮汐蕴藏的大量能量，它是可预测的可再生分布式电源，它属于间歇性电源，特点是输出的功率随机、波动性以及间歇性大，容易造成配电网电能质量的下降，另外，其电压的波动容易导致配电网的安全和稳定。

2.2.5 其他型。除了水电、风能、光伏和潮汐发电之外，还存在其他的发电方式，这些发电方式是借助于一定的物质反应过程，比如燃气发电、火力发电都是将燃气或者煤炭燃烧转换为热能，然后进一步转换为电能。

3 分布式电源对配电网造成的影响分析

随着电网建设的发展，分布式电源与配电网的结合越来越常态化，这种模式被认为是电力行业的重要发展方向。分布式电源对配电网的影响主要表现在其对配电网质量、继电保护以及对配电网系统可靠性和安全稳定性方面。

3.1 对电能质量的影响

电能质量的基本指标是电压应该保持在允许变化的范围内，但是分布式电源的介入，使得配电网的电压分布产生相应的变化。为了方便就近用电，分布式电源一般被安装在用户周边，这样容易造成配电网的投入和切除时发生电压波动。分布式电源并网引起的电压波动的主要原因在于分布式电源输出功率的波动，输出功率的波动还可能引起频率的波动，分布式电源并网如图1所示：

从上式可看出，电压波动主要与分布式电源输出的有功和无功功率有关，又由于分布式电源出力主要以有功功率为主，即P>Q，所以电网电压的波动和闪变主要源于分布式电源输出有功功率的波动。

另外，配电网的系统多采用辐射式的拓扑结构，通常情况下，电压随着电线逐渐走向降低。分布式电源的接入会造成配电网潮流的大小和方向发生巨大波动从而影响配电网，配电网发生潮流双向流动的可能性会增大。这是由于分布式电源会产生大量的谐波，在接入配电源时相当于混入一个个的谐波源，同时分布式电源在并入配电网的过程中由于变流器等电力设备的使用也会产生谐波。分布式发电中的谐波与间谐波主要来源于变流器。

3.2 对继电保护的影响

分布式电源的大量接入，容易改变配电网的拓扑结构，使其从单个电源点的辐射结构变成多电源点与用户相连接的网络结构，从单相潮流变成双向的变电到负荷。分布式电源的接入增加了配电网继电保护装置工作的压力，并且容易出现相应的问题。

分布式电源影响短路时故障电流的等级，这是由于电力电子设备在防止过电流的过程中，分布式电源导致配电网中的电流不能被正确检测，容易造成过压以及损坏设备。分布式电源给配电网带来的复杂影响还体现在配电网故障时产生超量的短路电流，以及配电网的重合闸，处理不当容易造成电弧的重燃。

以配电网的瞬时电流速断保护为研究对象，瞬时电流速断保护的动作电流I′dz可按大于本线路末端短路时流过保护安装处的最大短路电流来整定，如式（9）

所示：

分布式电源接入配电网之后，原有配电网络的结构发生了较大变化。在故障发生时，由于分布式电源助增电流的作用，流经故障点的故障电流将增大。分布式电源的引入改变了分布式电源附近节点的短路水平，它将给配电网继电保护的正确动作带来影响。分布式电源接入配电网，在故障发生时由于分布式电源的助增或分流作用，流过保护装置的故障电流可能增大或减小，它将改变保护的范围和灵敏度，给各线路继电保护的上下级配合带来影响。如果分布式电源接入后对继电保护的影响不是太大，继电保护仍然能够满足保护范围和灵敏度要求，就不需要改变继电保护。对于配电网的一些新型保护如基于数据信道的方向保护等，由于分布式电源改变了附近节点的短路水平，因此仍存在着是否满足灵敏度要求的问题。

3.3 对配电网系统运行可靠性的影响

通常来说，分布式电源在配电网中对系统的安全和可靠性影响要从两个方面讨论：一方面是分布式电源能够为配电网消除一部分的过载，从而提高电网的传输容量，以便于合理规划提高和改善系统电压的水平；另一方面是电网故障导致配电网不能联网运行的情况下，分布式电源的低电压穿越能力能够预防电压骤降，从而提高系统的调节能力，对系统电压进行合理的调整。

分布式电源与继电保护设备之间的配合在一定程度上极大地影响着系统的可靠性和安全性，如果两者之间配合不好，容易导致继电装置发生重合闸等故障使得用户停电，这样无疑降低了系统的安全性和可靠性。

4 分布式电源对配电网影响的应对措施

分布式电源对配电网在电能质量、继电保护和系统安全以及可靠性方面存在影响，针对造成以上影响的原因，提出三点改进方案：（1）针对电能质量发生时的故障原因，合理地进行变流器的拓扑结构设计以及滤波装置的运用能够一定程度上减少谐波的产生，降低谐波对配电网电能质量的影响；（2）当出现电压越限或者频率波动导致分布式电源因此脱网时，最简单可行的方法是切断当前的分布式电源，这是由孤岛状况可以进行快速的可靠性检测决定的；（3）合理的分布式电源接入方案，在对负荷供电时，能够持续向小部分的负荷进行供电工作，从而提高供电系统的安全性和可靠性，并且合理的设计方案和布局能够将分布式电源接入配电网并尽可能地降低对原系统的冲击。

5 结语

分布式电源在未来电力能源方面的发展将会极大地影响清洁能源的商业应用，本文概述了分布式电源技术的基本原理，介绍了分布式电源的主要类型。针对分布式电源对配电网造成的影响原因，从拓扑结构设计、分布式电源与继电装备的配合以及分布式电源接入方案设计三个方面提出了改善方案。

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