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(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)帶來影響?yīng)糜纱艘矊σ?guī)劃設(shè)計(jì)提出了新要求。

　　1、對配電網(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)減小流過饋線繼電器的電流，使速斷保護(hù)無法啟動(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)荷增長模式，使原有的配電系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測和規(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題。

　　此外，國家能源政策和規(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法預(yù)測。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》對配電網(wǎng)網(wǎng)損進(jìn)行了定量分析。基于比例分享原理，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功，以此來確定對網(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(jù)分布式電源運(yùn)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(tǒng)的備用電源來使用，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。無意中形成的孤島，可能會(huì)對系統(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)對策略來應(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)可靠性評估分析了參數(shù)不確定對配電系統(tǒng)可靠性的影響，通過網(wǎng)絡(luò)簡化等值計(jì)算分布式電源接入配電系統(tǒng)可靠性評估的各項(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(tǒng)配電網(wǎng)中，有功和無功負(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)量問題。

　　(2)諧波問題

　　分布式電源接入配電系統(tǒng)后產(chǎn)生諧波問題的原因有兩個(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。作者研究了美國西德克薩斯州的 200kW日光場其所處的配電網(wǎng)，通過長時(shí)間和大量的監(jiān)測工作，從監(jiān)測數(shù)據(jù)分析得到結(jié)論，此日光場入網(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抑制諧波電壓。