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        分析分布式新能源發(fā)電對配電網(wǎng)電壓影響

        2020-09-28 15:53:45王永平
        裝備維修技術(shù) 2020年36期
        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)電壓

        王永平

        摘 要:本文分析了分布式新能源發(fā)電的優(yōu)點,并詳細(xì)講述了分布式新能源對配電網(wǎng)電壓的影響,其中包括電壓分布、線路損耗等,之后闡述了新能源與配電網(wǎng)電壓之間存在的繼電保護(hù)、電能質(zhì)量、電網(wǎng)規(guī)劃等問題,最后制定了改善措施。致力于促進(jìn)日后的電網(wǎng)規(guī)劃工作。

        關(guān)鍵詞:分布式新能源;配電網(wǎng);電壓

        引言:隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展,能源枯竭和環(huán)境污染問題逐漸被重視,電力行業(yè)將目光投入到了可再生能源,致力于解決能源危機(jī),在保護(hù)自然環(huán)境的同時,滿足社會的需要。而分布式新能源發(fā)電打破了傳統(tǒng)的供電方式,但是當(dāng)前還存在著一定的問題,影響著電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行。

        一、分布式新能源發(fā)電的優(yōu)點

        分布式發(fā)電的發(fā)電功率一般在幾千瓦或數(shù)百瓦。因為其是一個開放性的系統(tǒng),可以很容易地滿足用戶的需求,將被動運(yùn)輸改為主動輸出,在降低能源消耗的同時,也提高了能源利用率。分布式發(fā)電是一種小型的發(fā)電單元,主要存在于配電網(wǎng)和負(fù)荷附近。當(dāng)前,分布式發(fā)電的主要類型有,電熱發(fā)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電等。與傳統(tǒng)供電模式相比,分布式發(fā)電可以直接面向用戶,根據(jù)用戶的需求提供電,進(jìn)而減少了運(yùn)輸電能的成本,也保證了用電的安全。合理地優(yōu)化分布式電網(wǎng),可以實現(xiàn)多個功能目標(biāo),更好地利用電能。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)安全性低,一旦操作不當(dāng)就會引起大規(guī)模的停電,造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。遠(yuǎn)距離傳輸電能,雖然可以正常為用戶提供電能,但是在用電高峰,難以滿足用戶的用電需求,并且傳送電能的過程消耗巨大,加劇了環(huán)境的污染。而分布式發(fā)電,通常應(yīng)用在低壓力配送系統(tǒng)中,使末端配電系統(tǒng)更加靈活,也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)配電系統(tǒng)的不足。其最大的優(yōu)勢在于可以將冷熱電聯(lián)中發(fā)電、制冷的能量轉(zhuǎn)換進(jìn)行連接,但想要實現(xiàn)遠(yuǎn)距離連接是十分困難的。由于城市的規(guī)劃和發(fā)展并未將冷、熱能計算其中,就導(dǎo)致了此資源的浪費(fèi)。

        二、分布式新能源對配電網(wǎng)電壓的影響

        (一)電壓分布

        隨著新能源的大規(guī)模并網(wǎng),電網(wǎng)系統(tǒng)演變成多支路分散模式,潮流分布也發(fā)生了改變。在天氣變化較大時,風(fēng)力和光伏發(fā)電的電源輸出功率也變得不穩(wěn)定,進(jìn)而使配電網(wǎng)的潮流分布也發(fā)生改變,使電網(wǎng)的電壓也受到了嚴(yán)重影響。當(dāng)分布式電源并網(wǎng)后,傳統(tǒng)電網(wǎng)會發(fā)生電壓波動,因為分布式電源具有間歇性的特點,從而使分布式電源輸出功率呈現(xiàn)間歇性,進(jìn)而使電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓產(chǎn)生較大的波動。分布式電源的并網(wǎng),可以有效的改善配電網(wǎng)的質(zhì)量,但如果電源容量過大,會導(dǎo)致其功率反向流動,使并入點局部電壓出現(xiàn)峰化,一旦節(jié)點電壓超過電網(wǎng)系統(tǒng)電壓幅值上線,就會影響配電網(wǎng)電壓調(diào)壓的工作,影響著整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全。電源的安裝位置、容量和功率等都會影響電壓的分布[1]。因此,可以通過仿真技術(shù)來分析分布式電源滲透率和電源功率,進(jìn)而調(diào)整整個電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓。

        (二)線路損耗

        當(dāng)配電網(wǎng)運(yùn)行時,一旦出現(xiàn)弱環(huán)、開環(huán)的情況,就會導(dǎo)致整體電壓較低。DGs的并入,可使單電源輻射結(jié)構(gòu)改變成多電源弱環(huán)狀結(jié)構(gòu),使得配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。由此可見,傳統(tǒng)的電網(wǎng)潮流計算方式很難計算出結(jié)果。DGs并網(wǎng)后也改變了電網(wǎng)支路的潮流方向,從而影響了電網(wǎng)的線路損耗。線路損耗發(fā)生的原因與負(fù)荷、DGs的位置、容量有關(guān)。一旦DGs的安裝位置和輸出功率不合理,就會增加配電系統(tǒng)的線路損耗,因為DGs的的輸出功率與負(fù)荷比例超過要求定值,無法消耗DGs,就會增加有功和無功功率,增加線路損耗。當(dāng)分布式電源并入電網(wǎng)系統(tǒng)后,會改變配電網(wǎng)支路的潮流流動方向,一旦潮流方向發(fā)生改變,就會導(dǎo)致配電網(wǎng)線路損耗發(fā)生改變。當(dāng)分布式電源并入電網(wǎng)系統(tǒng),會使線路損耗產(chǎn)生變化,主要是與分布式電源并入的功率、容量有關(guān)。

        (三)影響及時監(jiān)控

        當(dāng)前配電網(wǎng)都屬于放射能的無源網(wǎng),供電部門可以直接開展能源調(diào)度和信息采集,一旦接入新能源,就會使操作變得復(fù)雜,進(jìn)而形成監(jiān)測孤島。使孤島上的電壓大小、頻率值都無法實現(xiàn)監(jiān)測和控制。一但發(fā)現(xiàn)異常,就會導(dǎo)致用戶無法正常使用,嚴(yán)重的話會損壞用戶設(shè)備。當(dāng)出現(xiàn)線路負(fù)載量大于孤島逆變器的容量時,會損毀逆變器,同時,危害檢修人員的生命安全。就算關(guān)閘還是會引發(fā)跳閘,導(dǎo)致負(fù)荷失衡,影響供電的質(zhì)量。

        三、新能源與配電網(wǎng)電壓之間存在的問題

        (一)繼電保護(hù)

        繼電保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)的核心。在分布式電源接入電網(wǎng)后,配電網(wǎng)將不再是簡單的單側(cè)電源系統(tǒng),改變了原有的繼電保護(hù)系統(tǒng),影響了孤島運(yùn)行、過電流保護(hù)等。當(dāng)分布式發(fā)電系統(tǒng),發(fā)生故障時,電網(wǎng)中殘留的電壓會影響電壓檢測,進(jìn)而出現(xiàn)檢測結(jié)果不準(zhǔn)確的情況,影響設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)發(fā)生孤島運(yùn)行時,會發(fā)生高壓危機(jī),使機(jī)組無法正常使用。為了保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全,要建立分布式發(fā)電保護(hù)系統(tǒng)。

        (二)電能質(zhì)量

        分布式能源可以改善能源結(jié)構(gòu)和發(fā)電形式,影響著電能的質(zhì)量。主要是通過分布式電能接入電網(wǎng)后,增加電網(wǎng)中的非線性負(fù)荷,從而使電流和電壓發(fā)生畸變。分布式能源接入配電網(wǎng)絡(luò),可以加強(qiáng)傳統(tǒng)電網(wǎng)的安全性和實用性,但也存在著一定的問題。當(dāng)電壓發(fā)生閃變時,電壓會突然變化,使人產(chǎn)生視覺疲勞,進(jìn)而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。長時間的電壓偏移也會影響系統(tǒng)電壓的反饋設(shè)備,使其與分布式單元格的相互作用產(chǎn)生不良影響。

        (三)可靠性

        配電系統(tǒng)將電源與用戶相連接,從而體現(xiàn)出其可靠性。其可靠性主要是通過解析法和模擬法來體現(xiàn)。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后,會導(dǎo)致部分機(jī)組暫停運(yùn)行,但其他機(jī)組依然可以正常運(yùn)行,從而避免了大規(guī)模的停電,保證了生產(chǎn)和日常的用電。一旦出現(xiàn)孤島運(yùn)行狀態(tài),還是會造成嚴(yán)重影響。當(dāng)分布式電源與繼電保護(hù)系統(tǒng)無法相適應(yīng)時,會導(dǎo)致繼電保護(hù)系統(tǒng)操作錯誤,使其可靠性降低。影響可靠性的因素還有系統(tǒng)安裝位置、連接方式等。

        (四)電網(wǎng)規(guī)劃

        分布式電網(wǎng)是一種新型發(fā)電技術(shù),為發(fā)電系統(tǒng)提供了便捷。但是由于設(shè)計規(guī)劃存在著不合理,在接入電網(wǎng)后發(fā)生了一些問題。例如,分布式系統(tǒng)發(fā)電量具有不確定性,要有傳統(tǒng)電網(wǎng)作為備用,才可放心使用。也為電力系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)增加了一定的困難,因為在規(guī)劃傳統(tǒng)電力系統(tǒng)時,就未考慮加入分布式系統(tǒng)。此系統(tǒng)自身還具有靈活性和隨機(jī)性,不能可靠的持續(xù)提供電能,為配電網(wǎng)絡(luò)造成了一定的影響[2]。如果規(guī)劃不符合實際要求,就會出現(xiàn)設(shè)備利用率低、損耗增加等諸多問題。因此,在分布式電源接入電網(wǎng)時,要提前做好規(guī)劃、充分考慮此類問題。

        四、分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的改善措施

        (一)光伏發(fā)電

        分布式電源主要以太陽能發(fā)電作為電力來源,之后通過設(shè)備網(wǎng)發(fā)出無功功率和有功功率。因此,在優(yōu)化無功功率時,要對其來源進(jìn)行探討。光伏發(fā)電可以作為補(bǔ)償裝置,降低發(fā)電的運(yùn)行成本,無功功率的原理是,光伏并網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)與濾波裝置的主電路完全相同。

        (二)并聯(lián)電容器

        并聯(lián)電容器是容性負(fù)荷,主要應(yīng)用在感性復(fù)合的抵消上。當(dāng)配電網(wǎng)無功功率達(dá)不到要求時,其可以優(yōu)化功率因數(shù),從而使各個節(jié)點的電壓保持穩(wěn)定。但并聯(lián)電容器無法吸收感性無功功率,就導(dǎo)致系統(tǒng)在處于最大負(fù)荷狀態(tài)時發(fā)出感性無功功率。電容器的運(yùn)行需要花費(fèi)大量的成本,而線路運(yùn)行也需要增加網(wǎng)絡(luò)耗損費(fèi)用。在發(fā)電設(shè)備花費(fèi)的大量成本,影響了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,增加了運(yùn)行成本,阻滯了企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

        結(jié)論:隨著社會用電需求的逐漸加大,電力設(shè)施也不斷加強(qiáng),分布式新能源發(fā)電也成為了發(fā)電網(wǎng)中不可缺失的一部分。在應(yīng)用此系統(tǒng)時,人們要充分發(fā)揮分布式新能源的積極效應(yīng),改善傳統(tǒng)發(fā)電模式,降低能源消耗,改善環(huán)境污染。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉澄,王輝,李天慧,等.分布式新能源發(fā)電對配電網(wǎng)電壓影響研究[J].可再生能源,2019,37(10):1465-1471.

        [2]唐惠玲.新能源環(huán)境下配電網(wǎng)線損和電壓協(xié)同管理策略研究[D].廣東工業(yè)大學(xué),2019.

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