淺析分布式電源接入對配電網的影響

　　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)，并網運行或采取獨立運行的方式。分布式發(fā)電的接入對配電網的供電經濟性和節(jié)點電壓、潮流、短路電流、網絡供電可靠性等都會帶來影響由此也對規(guī)劃設計提出了新要求。

　　1、對配電網繼電保護的影響

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

　　(1)可能引起原有的繼電保護裝置靈敏度降低或拒動。分布式發(fā)電產生的故障電流可能會減小流過饋線繼電器的電流，使速斷保護無法啟動，從而導致故障不能及時切除。

　　(2)可能導致配電系統(tǒng)的繼電保護誤動作。相鄰饋線的故障可能會導致分布式電源所在的線路保護誤動作。

　　(3)改變了配電網的故障水平。分布式電源數量和種類的不同會提高或降低配電網的故障水平。大容量的分布式電源將導致故障電流產生大幅度的變化。

　　(4)非同期合閘下會擴大事故停電范圍。若故障跳閘后，分布式電源沒有停止運行或從電網中切除，造成的非同期重合閘將會導致繼電保護裝置誤動作，擴大事故停電范圍。

　　《EffectsofDistributedGenerationonProtectiveDeviceCoordinationinDistributionSystem》指出，含分布式電源的配電網中，分布式電源的具體位置和容量大小將密切影響保護裝置的協(xié)調和控制方法。

　　2、對配電網規(guī)劃的影響

　　傳統(tǒng)配電網規(guī)劃的主要任務是根據規(guī)劃期間網絡中空間負荷預測的結果和現(xiàn)有網絡的基本狀況確定最優(yōu)的系統(tǒng)建設方案在滿足負荷增長和安全可靠供電的前提下使配電系統(tǒng)的建設和運行費用最小。但分布式發(fā)電的接入，使得配電網規(guī)劃突破了傳統(tǒng)的方式，對配電網規(guī)劃造成了深遠的影。主要表現(xiàn)為：

　　(1)分布式電源的接入會影響系統(tǒng)的負荷增長模式，使原有的配電系統(tǒng)的負荷預測和規(guī)劃面臨著更大的不確定性。

　　(2)配電網本身節(jié)點數非常多，系統(tǒng)增加的大量分布式發(fā)電機節(jié)點，使得在所有可能網絡結構中尋找最優(yōu)網絡布置方案更加困難。

　　(3)對含多種類型分布式發(fā)電混合聯(lián)網供電系統(tǒng)，根據各類型能源分布特征建立模型，在配電網中確定合理的電源結構，協(xié)調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規(guī)劃決策過程?！禣ptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》介紹了一種可在中壓配電網中接入分布式電源的最優(yōu)安裝地點算法。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以網絡擴建和網損費用最少為目標函數采用基因算法對分布式發(fā)電設備的安裝位置和容量大小尋求最優(yōu)。

　　《MVNetworkPlanningUnderUncertaintiesonDistributedGenerationPenetration》在《OptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》基礎上，對系統(tǒng)運行中分布式發(fā)電存在的各種不確定性因素，采用啟發(fā)式最優(yōu)算法。應用決策原理，從而提出了一套新的配電網規(guī)劃算法。

　　3、對配電網網損的影響

　　傳統(tǒng)的配電網網損計算總是與負荷有關。含分布式電源的配電網網損計算不僅和負荷有關，同時還與分布式電源的容量和具體位置以及網絡的拓撲結構緊密相關。

　　分布式電源接入配電網后，配電系統(tǒng)由原有的單電源輻射式網絡將變?yōu)橛脩艋ヂ?lián)和多電源的弱環(huán)網絡。配電網的潮流分布將發(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負荷，而是大小和方向都無法預測。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)將直接導致配電網的網損發(fā)生變化。

　　《LossAllocationinDistributionNetworkswithEmbeddedGeneration》對配電網網損進行了定量分析?；诒壤窒碓恚酶櫵惴?，確定放射狀配電網絡各組成部分的有功和無功，以此來確定對網損起決定作用的電流值。

　　4、對配電網可靠性的影響

　　根據分布式電源運行方式的不同，其對配電網的可靠性也將產生不同的影響。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)電源并網運行，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。因為并網運行時分布式發(fā)電設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)電設備由于其自身不穩(wěn)定、可靠性不高以及運行經驗等因素，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，可能會產生一種新的運行方式——孤島運行。“孤島”是指包含分布式電源的配電網與主配電網分離后，仍然繼續(xù)向所在的獨立配電網輸電。無意中形成的孤島，可能會對系統(tǒng)、維修人員等造成危害，而且負荷可能出現(xiàn)的供需不平衡將嚴重損害電能質量，從而降低配電網的供電可靠性。若事先有應對策略來應付孤島的出現(xiàn)，利用孤島最快最大限度地向孤島內的負荷供電，則可以提高配電網的供電可靠性。2003年北美大停電事故中的孤島運行則是分布式發(fā)電提高配電網供電可靠性能的典范。

　　《分布式發(fā)電對配電網可靠性的影響》研究采用基于區(qū)間計算的配電網可靠性評估分析了參數不確定對配電系統(tǒng)可靠性的影響，通過網絡簡化等值計算分布式電源接入配電系統(tǒng)可靠性評估的各項區(qū)間指標，驗證了作為備用電源的分布式電源可以改善配電網可靠性。

　　《計及分布式電源的配電網供電可靠性》根據配電網中負荷的重要程度，以等值有效最大負荷為目標函數，建立配電網孤島劃分的模型，采用改進的適用于含分布式電源的配電網供電可靠性計算最小路法計算模型。并通過仿真表明，分布式電源合理接入配電網后，可以提高配電網的供電可靠性。

　　5、對配電網電能質量的影響

　　分布式發(fā)電接入配電網，對配電網的電能質量產生的影響主要有以下兩個方面：

　　(1)對配電網電壓波動的影響

　　在傳統(tǒng)配電網中，有功和無功負荷隨時間的變化會引起系統(tǒng)電壓波動。沿線路末端方向，電壓波動越大。若負荷都集中在配電系統(tǒng)的末端附近，電壓的波動將更嚴重。分布式電源接入配電網后，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當地的負荷協(xié)調運行，即分布式電源的輸出量隨負荷的變化相應地變化(增加或減小)，此時分布式電源將抑制系統(tǒng)電壓的波動。

　?、诜植际诫娫床荒芘c當地的負荷協(xié)調運行。分布式發(fā)電功率隨機變化、分布式發(fā)電機的啟停均會影響與當地負荷的協(xié)調運行，引起電壓波動、電壓閃變以等電能質量問題。

　　(2)諧波問題

　　分布式電源接入配電系統(tǒng)后產生諧波問題的原因有兩個方面：一是分布式電源的能量轉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-逆變技術和大量的電力電子設備，不同類型分布式發(fā)電機、不同的分布式發(fā)電聯(lián)網方式可能會造成不同程度的諧波畸變。如變速恒頻風電機組，其變流器始終處于工作狀態(tài)，產生的諧波電流大小與機組輸出功率基本呈線性關系，即風速大小有關。

　　《APVDispersedGenerator》分析了光伏發(fā)電單元，PV接入配電網是否降低電網的電能質量。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，通過長時間和大量的監(jiān)測工作，從監(jiān)測數據分析得到結論，此日光場入網并沒有造成所在的配電網電能質量下降。

　　《TheeffectofdispersedgenerationonPowerqualityindistributionsystem》討論了接入分布式發(fā)電的大型配電網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。