分布式电源的接入对电网的影响探析

摘要：随着科技的不断进步，分布式发电技术满足了能源系统的客观要求，在强大的电网支撑下，分布式能源得以充分地发展。国家电网也加快建设“坚强智能电网”的步伐，在一定程度上为大规模地开发和消纳可再生能源提供了能源配置平台。在不远的未来，将会形成新的电力工业体系，将 “绿色电能”送到千家万户，促进我国经济和社会的可持续发展。

关键词：分布式电源；风电场 ；光伏；

中图分类号： F407 文献标识码： A

前言

在当今能源匮乏、环境问题日益严重的情况下，分布式电源作为高效、环保的新能源， 其应用前景正日益得到社会的普遍认同，分布式电源并网技术的应用推广也更具有现实意义。然而，大量的分布式电源并网运行将深刻影响配电网中短路电流大小、流向及分布，传统的继电保护将无法满足要求，采取合理的继电保护方案，使其有效地保护含光伏发电的配电系统，以期促进分布式电源健康快速的发展。

1、分布式电源

在DG系统中，各种发电设备在工作过程中存在一定的缺陷，如微型燃气轮机和燃料电池的响应速度比较慢，而风力发电和光伏发电则会因风速、风向、日照强度、环境温度等自然条件的变化而不能持续地、稳定地输出电能，导致系统稳定性问题的增加，而且难以很好地跟踪负荷的变化。

所谓分布式电源就是电源与用户之间的距离比较近，就地使用所发的电能，通常情况下，将10千伏及以下等级的电压接入电网，总装机容量方面单个并网点不超过6兆瓦的发电项目，主要包括太阳能、天然气、风能等综合利用发电等类型。

2、分布式电源的类型及特性

现在全世界供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统，与常规大电厂集中供电系统相比，分布式能源系统是对大电网的有益补充，可以

基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目；编号：2013J059

就地供应，具有低的能源损失，补充大电网在负荷高峰时的供电能力，可以弥补大电网在局部地区和特殊情况下的安全稳定性不足，在意外灾害发生时继续供电；土建与安装成本低，能量输送投资很少，可以满足某些用户特殊性的要求，可在农村、牧区、山区供电供热，大大地减少输电线路的建设；适合于多种热电比的变化，可灵活地根据热、电需求进行调节，减少以电力来转换到低品位热、冷应用而造成的能源转换浪费，设备利用小时高；可为电力、热力、燃气、制冷、环境、交通等多系统实现优化整合提供技术支持。

1、风电场的特点

①输入风能的随机性和出力的不可控性。风是随机和不可控的，并且风能不可储存，无法和水电、火电等常规电厂一样可以通过控制来调整出力。同时，风电机组的发出的电能是波动的，随机变化的。

②风电的不可调度性。由于风能不可控制，因而不可以根据负荷大小来对风力发电机进行调度。

③能量指标的变化性。目前风电机组广泛采用异步发电机进行发电，虽然在机端出口处安装了无功补偿装置，然而机组在输出有功功率时，发电机仍然会从系统吸收无功功率，且风电机组的无功需求随着有功输出的变化而变化。

2、光伏电场的特点

①输出电能的周期性。光伏的电能输出取决于光照时间、强度、受光倾角等因素，在光照稳定的时段，光伏输出电能呈一定周期性。

②光伏发电的不可调度性。由于光照的不可控制，因而不可以根据负荷的大小来对光伏发电装置进行调度。

③光伏发电装置安装灵活。光伏发电装置通过光伏电池板组装而成，并可以根据安装场地面积任意组装，经过逆变后上网。其安装灵活的特点决定了光伏电源发电可以按用户为单位接入电网。

3、分布式电源接入对电网的影响

3.1 对电能质量的影响

分布式电源接入配电网后，在电能质量方面引发的主要问题为谐波问题。谐波的来源有两种可能：一是分布式电源本身就是一个谐波源，二是分布式电源中采用的一些电力电子设备。在正常状态下，谐波干扰的程度取决于变流器装置的设计结构及其安装的滤波装置状况，同时与电网的短路容量有关。微网接入配电网以后既是“电源”又是“负载”，当微网内分布式电源能够满足微网内负载供电时向大电网送电，呈现“电源”特性；当电网故障时，微网内的DG会向故障点注入短路电流，如果并网的大量微网都呈现“电源”特性。这种特性将会对配电网的短路容量产生很大的影响。

3.2对于运行频率范围的影响

分布式电源机组由于容量较小，占系统比例很小，因此，分布式电源机组的启、停机对于系统的频率没有太大影响，但是电力系统的频率变化会对分布式电源机组造成影响。使用同步发电机的分布式电源机组，在并网运行的时候，发电机运行的频率要和电网频率保持一致，这就要求分布式电源机组的控制系统能够监测电网频率，并能够随之调整发电机转速。为了保证电力系统安全稳定运行，并保护并网的分布式电源机组，各个国家和地区都对分布式电源机组并网处的频率有严格的要求，当分布式发电机组与电网连接点的频率超出正常范围后，要在规定时间内将分布式电源机组和电网分离。

3.3 对于电压波动和闪动的影响

对于一般的分布式电源，由于其机组容量小，惯性小，容易受到负荷变化的冲击。有仿真计算的结果表明，当分布式电源机组强制跟随负荷变化调整机组出力时，如果机组的控制系统调整不当，调整量与实际负荷的变化不匹配，此时会造成发电机出口处电压的幅值在很长的时间内保持周期性波动。为了减少分布式电源机组并网而带来的电压闪变，美国纽约对闪变的要求执行 IEEB519 标准，即折算到配电变压器的高压侧不能超过额定电压的3 %。为了减少分布式发电机组与电网连接点的电压波动， 分布式电源机组应该运行在一个比较平稳的状态，减少出力调整次数。

3.4 对电网安全性的影响

微网接入配电网后，故障电流的大小和方向将发生改变，从而给继电保护的整定增加了一定难度。首先，微网中分布式电源提供的故障电流可降低所在线路保护的检测电流值，使相应保护因达不到动作值而不能启动，形成死区，使故障线路不能及时切除。另外，相邻线路发生故障时，微网的反向电流可能使其所在的健康运行线路的保护检测到的故障电流大于其整定值，从而引起误动作；其次，微网中的各类分布式电源既可能造成故障电流的增加，也可能造成故障电流的减少，使得配电网的故障水平发生变化，若接入微网的容量很大，则可能使配电网的故障电流产生大幅度的变化；最后，微网的接入位置不同，故障电流的大小和流向也会有所不同，从而对保护动作行为的影响也不同。当微网接入配电网后，线路保护的灵敏度降低或者保护范围缩小。

3.5 对电网交易市场的影响

分布式电源接入配电网后使得各种分布式电源能够在统一开放的交易市场上进行公平竞争，不同的电力供应商、不同的供电质量、不同的费率结构等，为电力用户提供了更多的选择机会。根据发电竞争市场的电价信息和零售电力市场的需求信息，用户完全可以灵活使用微网，让它发挥更大的作用。通过不同时段选择从配电网购电还是向配电网卖电，在缓解配电网峰谷差距的同时，为自己获取更大的效益。

4、未来发展趋势

为了确保整个系统安全可靠地运行，需要对配电网进行统一调度和管理，进而摆脱大量分布式电源和传统电源并存的现状。受分散性的影响和制约，导致大量分布式电源不能安装专门的电力通信装置，进而在安全监控与数据采集系统中不能纳入自动化信号，使得调度人员无法对分布式电源的运行进行实时的监控，在一定程度上增加了安排分布式电源的运行方式，以及配电网安全稳定运行的难度，配电网作业的安全系数大大增加。所以，需要借助各种通信方式，在自动化数据采集系统中纳入分布式电源，进而对分布式电源的运行加强管理。

5、结语：

随着科技的不断进步，分布式发电技术得到广泛使用，在一定程度上增加了配电网上接入的分布式的电源数量。 长期以来，我国能源结构的不合理性以及能源利用效率的持续偏低带来了许多环境和社会问题。随着人们的环保意识不断增强，以及常规能源供应量日益紧张，人们对可再生能源的开发和利用的重视程度升高到前所未有的高度。

参考文献：

【1】分布式电源技术的应用探讨 - 科技信息 - 2009（34）

【2】分布式电源和电能的有效性专业组论文概述 - 供用电 - 2011， 28（5）

【3】 分布式发电对电网的影响及对策 - 电气技术 - 2010（8）

【4】 分布式发电及其效益 - 合肥工业大学学报（自然科学版） - 2004， 27（4）