大規模分布式電源接入對配電網的影響
理論廣角
作者：張學強
[摘 要]針對急劇增長的用電負荷和用戶越來越高的安全、可靠性供電要求，結合可再生潔淨能源的開發和利用，分布式發電以其投資省、發電方式靈活等特點與大電網聯合運行帶來了巨大的經濟與環保效應，同時也對傳統的電力係統規劃與運行造成不容忽視的影響。根據分布式電源以不同的容量、不同的接入位置、不同的功率因數接入電網後，對配電網的當前運行和未來發展可能產生正麵或負麵影響進行深入的研究，並采取適當的措施，以促進分布式發電的健康地發展。
[關鍵詞]分布式電源 並網 新能源 配電網
中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0391-01
1 分布式發電的定義
目前，對分布式發電並沒有統一的定義。一般認為，分布式發電指滿足用戶特定的需要、支持現有的配電網經濟運行或者同時滿足這兩方麵要求，在用戶現場或附近的發供/電能方式。分布式發電的規模一般不大，通常為幾十千瓦到幾十兆瓦，所用的能源包括天然氣（含煤氣層、沼氣）、太陽能、生物質能、氫能、風能、小水電等潔淨能源或可再生能源；而儲能裝置主要為蓄電池，還可能采用超級電容、飛輪儲能等。此外，為了提高能源的利用效率，同時降低成本往往采用冷、熱、電聯供的方式或熱電聯產的方式
2 分布式發電並網運行時對配電網的影響
2.1 對電能質量的影響。（1）電壓調整。由於分布式發電是由用戶來控製的，因此用戶將根據自身需要頻繁地啟動和停運，這會使配電網的電壓常常發生波動。從而加大電壓調整的難度，調節的難度，調節不好會使電壓超標。（2）電壓閃變。當分布式發電與配電網並網運行時，因由配電網的支撐，一般不易發生電壓閃變，但切換成孤島方式運行時，如無儲能元件或儲能元件功率密度或能量密度太小，就易發生電壓閃變。（3）電壓不平衡。如電源為電力電子型，則不適當的逆變器控製策略會產生不平衡電壓。（4）諧波畸變和直流注入。由於電力電子器件的應用易產生諧波，造成諧波汙染。此外，當分布式發電有可能向配電網注入直流，使變壓器和電磁元件出現磁飽和現象，並使附近機械負荷產生轉矩脈動。
2.2對繼電保護的影響。（1）可能使重合閘不成功。如配電網的繼電保護裝置具有重合閘功能時，則當配電網故障時，分布式發電的切除必須早於重合時間，否則會引起電弧的重燃，使重合閘不成功。（2）會使保護區縮小。當有分布式發電功率注入配電網時，會使繼電器原來的保護區縮小，從而影響繼電保護裝置的正常工作。（3）使繼電保護誤動作。傳統的配電網大多為放射型的，末端無電源，不會產生轉移電流，因而控製開關動作的繼電器無須具備方向敏感功能，如此當其他並聯分支故障時，會引起安裝有分布式發電分支上的繼電器誤動，造成該無故障分支失去配電網主電源。（4）對配電網可靠性的影響。大係統停電時，由於燃料（如天然氣）中斷或輔機電源失去，部分分布式發電會同時停運，這種情況下無法提高供電的可靠性；分布式發電與配電網的繼電保護配合不好，可能使繼電保護誤動，反而使可靠性降低；不適當的安裝地點、容量和連接方式會降低配電網可靠性。（4）對配電係統實時監視、控製和調度方麵的影響。傳統配電網的實時監視、控製和調度是由電網統一來執行的，由於原先配電網的受端是一個無源的放射形電網，信息采集、開關操作、能源調度等相應比較簡單。分布式發電的接入使此過程複雜化。需要增加哪些信息，這些信息是作為監視信息，還是作為控製信息，由誰執行等，均需要依據分布式發電並網規程重新予以審定，並通過具體的分布式發電並網協議最終確定。（5）孤島運行問題。孤島運行往往是分布式電源（分布式發電）需要解決的一個極為重要的問題。一般而言，分布式發電的保護繼電器在執行自身的功能時，並不接受來自於任何外部與之所聯係統的信息。如此，配電網的斷路器可能已經打開，但分布式發電的繼電器未能檢測出這種狀況，不能迅速地作出反應，仍然向部分饋線供電，最終造成係統或人員安全方麵的損害，所以孤島狀況的檢測尤為重要。