羅瑋華+胡雯

摘 要：在電力系統中，配電系統處于電力系統的末端，直接與用戶相連，聯系了電源或輸變電系統與用戶，負責將電力從變電站輸送到用戶，一旦配電系統發(fā)生故障就會造成大量的負荷丟失，使用戶或者企業(yè)失電。配電系統的可靠性直接關系到用戶供電的連續(xù)性。而能源的需求量越來越大，導致新型各種分布式電源接入配電網，新型能源的接入配網是未來電網的發(fā)展方向，同時，分布式電源的接入，使傳統配電網的網絡結構、供電來源、潮流方向等都發(fā)生了巨大的變化，因此有必要分析和評估分布式電源接入后對配電系統的影響。

關鍵詞：配電網；分布式電源；影響

中圖分類號：TM726 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0171-02

引言

隨著社會發(fā)展的需要，電量需要量越來越大，進一步要求各種新型的可再生能源參與電力系統中，如風能、太陽能、潮汐能、核能、水能等，這就導致有著各種不同位置，不同容量的分布式電源接入電網，因為分布式電源涉及到范圍廣，比如常見的一些可循環(huán)使用的自然界可以取到的能源，以這些新型的能源作為供電能源方式，同時配合利用先進的科學技術，有著兩方面的重要優(yōu)勢：其一，可以緩解中國能源的壓力。目前中國社會經濟的飛速發(fā)展，導致對能源的需求量越來越大，普通的燃料能源已接近枯竭，急需要一些新型的可再生能源來補充，正好可循環(huán)使用的新型可再生能源承擔這一角色；其二，新型能源不會產生污染源。它比較干凈，不會產生如同化學能源一樣的污染物。目前全世界的能源問題上，污染是一重要話題，解決全球性的污染問題是迫在眉睫的問題。雖然分布式電源有的強大優(yōu)勢，但是涉及到其并網發(fā)電，以及相關控制問題仍然是當前學術界上一大瓶頸，解決如何更好的并網、更好的進行分布式能源控制、分布式能源調度問題還是一個永恒的課題。

1 配電系統可靠性評估的指標

電力系統可靠性是通過定量的可靠性指標來度量的，同電力系統的穩(wěn)定性樣，它主要是來評價與定量配電可靠性的程度，一般由若干個參數來表示。這些指標主要分為兩類，一類是負荷點可靠性指標，另一類是系統可靠性指標。配網系統可靠性指標主要有：（1）SAIFI。它的含義是系統平均停電頻率指標，它表示每個由系統供電的用戶在每單位時間內的平均停電次數，用一年中用戶停電的累計次數除以系統供電的總用戶數來計算：（2）CAIFI。用戶平均停電頻率指標，是指每個受停電影響的用戶在每單位時間里經受的平均停電次數，每個受停電影響的用戶每年只計算一次停電。

2 新型能源光伏發(fā)電概述

由于太陽能資源和負載分布性質的限制，因此，我國光伏發(fā)電產業(yè)以“大規(guī)模集中開發(fā)、中高壓接入”和“分散開發(fā)、低壓就地接入”并行發(fā)展為主。隨著能源的緊缺，光伏發(fā)電集中大規(guī)模開發(fā)將成為太陽能發(fā)電主要趨勢。如今光伏發(fā)電技術逐漸成熟， 直流輸電是實現大容量、遠距離、高電壓及其區(qū)域電網互聯的重要技術，特高壓直流輸電大容量、遠距離、低消耗屬性被比喻為“電力高速公路”，對于大規(guī)模新能源發(fā)電具有重要意義。我國的水力發(fā)電主要集中在西南地區(qū)，而太陽能、風能發(fā)電主要集中在北部、西部地區(qū)。如果要想將西電東送，節(jié)約能源，更充分的利用清潔能源，只有選擇特高壓才能實現清潔能源的大規(guī)模、大范圍的輸送和接納。

3 分布式電源的并網方式

3.1 集中接入

分布式電源直接到配電網的低壓側母線上，這種方式的優(yōu)點是，調度方式比較簡單，其作用與系統電源相同。在配電網發(fā)生故障導致系統側電源失去時，分布式電源可以為故障隔離后的為配電網繼續(xù)供電，當然由于分布式電源出力的受影響因素多，需要對負荷進行優(yōu)選，因此，這種接入方式對系統可靠性的提高不明顯。

3.2 分散接入

分布式電源通過分支饋線接到配電網的負荷點上，這種方式的優(yōu)點是能源來源廣泛，安裝位置靈活。同時配電系統的調度運行相對集中接入復雜。分布式電源分散接入，在低壓側發(fā)生故障時，在非故障區(qū)仍可以繼續(xù)由分布式電源供電，這種接入方式對系統可靠性提高明顯。

4 分布式電源的運行方式

分布式電源的運行方式主要有三種：（1）分布式電源作系統電源的備用電源。若配電網失去系統電源，則分布式電源啟動，由分布式電源向負荷供電。故障消除后，負荷切換到由系統電源供電。（2）系統電源作分布式電源的備用電源分布式電源單獨為負荷供電，由于分布式電源出力的隨機性和有限性，難以滿足對負荷的穩(wěn)定持續(xù)供電，需要加入系統電源，以平衡分布式電源出力和負荷功率需求。將系統電源作為備用電源，可以補充分布式電源的電能缺額，同時分布式電源可以將多余的電能送入系統，在系統電源的支持下可以有效提高供電質量。（3）分布式電源與系統電源并列運行此時配電網變成了多電源網絡，有些負荷點可以從多個電源獲取電能。這種運行方式的優(yōu)點是，分布式電源和系統電源互為備用，可以顯著提高配電系統的可靠性。

5 分布式電源接入對配電系統的影響分析

分布式電源的接入，將會直接影響到系統負荷的增長模式，原有配電系統的負荷預測和規(guī)劃面的不確定性在一定程度上得以提高，進而影響配電網規(guī)劃的合理性。分布式電源并網運行是電網的發(fā)展趨勢。同時，分布式電源接入對傳統配電系統有重要影響，因此有必要對其接入配電系統后的影響進行分析和評估。在配電網系統中，由于本身的節(jié)點數量比較多，導致接入主網后，使進行潮流研究分析中有更多的潮流節(jié)點，如分布式發(fā)電機節(jié)點（PQ、PV等節(jié)點），所以在進行負荷優(yōu)化進行計算分析時，在一定程度上大大增加了網絡結構中尋找最優(yōu)網絡布置方案的難度。首先，分布式電源可以增加配電網的電能供應；其次，可以提供電壓支撐，提高配電系統的電壓穩(wěn)定性；而且發(fā)生故障時，會出現孤島運行方式，這種運行方式可以顯著減小孤島內負荷的停電時間和范圍。因此，分布式電源接入對配電系統的可靠性提高是有利的。但是，分布式電源也會對配網帶來不利影響，其接入改變了傳統配網的結構和潮流分布。endprint

5.1 電能質量影響

當多種不同新型的小型能源（太陽能、風能、水能等）后，由于多個不同的分布式的電源在不同地點位置接入系統內，倘若用戶端出現了電源故障，如果沒有及時的隔離故障電源或線路，將有可能會改變整個系統穩(wěn)態(tài)電壓的這種分布規(guī)律。如太陽能、風能、核能等無法發(fā)出無功功率，且發(fā)電負荷波動性比較大，有間歇性。一旦出現大量的負荷波動，導致電壓進一步下降時候，因為沒有無功支持，進一步使電壓梯度下降，惡化電壓水平，造成電壓不穩(wěn)定，使電網電壓畸形，特別影響相關鋼鐵行業(yè)或者大型用電企事業(yè)。

5.2 電網調度影響

因多個不同位置，不能負荷能源均通過整個電力系統大網接入，使各個小型電源無法受到完整的控制，也不可能使各個小型電源均接入通信裝置，進一步使調度在進行研究負荷調度與分配，增大了不少的難度，比如安全監(jiān)控與數據采集系統無法接入主網，使得調度人員無法對分布式電源的運行進行實時的監(jiān)控，使各分布式電源的運行方式與負荷調度均不可控制，導致配電網安全穩(wěn)定運行的難度以及主網的整體控制難度都明顯的增大，也會導致主網與配電網檢修作業(yè)的帶來更多的麻煩。

5.3 繼電保護影響

孤島運行是分布式電源接入配電網后，出現的新的運行方式。當某元件發(fā)生故障后，開關元件動作，區(qū)域塊內負荷由分布式電源供電，如果這區(qū)域塊內的負荷和分布式電源可以持續(xù)穩(wěn)定運行，由分布式電源獨立供電，稱為“孤島運行”。配電網內部分負荷轉化為孤島運行，可以提升配電系統的可靠性和經濟性。一般而言，分布式發(fā)電的保護繼電器在執(zhí)行自身的功能時，因為其數量多，控制起來比較復雜，所以分布式電源一般并不接受來自于任何外部與之所聯系統的信息。使其本身相對獨立性，舉例來說，如果一配電網的斷路器遇到后，可能已經打開，但分布式電源的繼電器未能檢測出這種狀況，不能迅速地執(zhí)行相對的動作，仍然繼續(xù)向部分饋線供電，最終造成系統或人員安全方面的損害，這也是分布式電源接入系統后會經常碰到的棘手問題，還有待進一步完善與改進。

5.4 引起諧波問題

分布式電源接入配電系統后產生諧波問題的原因有兩個方面：間歇性和不穩(wěn)定性，如風力、太陽能發(fā)電，他有著顯著的不穩(wěn)定性，與天氣有著明顯的相關性，二是分布式電源一般發(fā)出的電是直流電，所以不得采用了整流-逆變技術和大量的電力電子設備，再通過變壓器進行升壓并網，這個過程中，不同類型分布式發(fā)電機、不同的分布式發(fā)電聯網方式可能會產生不同次數的諧波，這就是諧波畸變的一根本來源。

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