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分布式发电对配电网电压分布的影响探讨王文博

发表时间：2020/8/4 来源：《电力设备》2020年第8期作者：王文博

[导读] 摘要：靠近负荷中心的分布式发电系统对配电网有着多方面影响。

        （国网山西省电力公司大同市口泉供电公司山西大同 037000）
        摘要：靠近负荷中心的分布式发电系统对配电网有着多方面影响。文中研究了分布式电源接入放射状链式配电网络前后负荷节点电压的变化。针对开式配电网，运用潮流程序进行多分布式电源接入后电压分布的计算。提出专门评价节点电压前后变化的指标。结合分布式电源出力变化、接入位置变化以及与线路电压调节配合的试验，全面总结了分布式电源在配电网中接入位置、出力限制等方面的运行规律。研究结果表明只有合理正确运用分布式电源，才能真正发挥电压支撑作用。
        关键词：分布式发电；配电网；电压分布影响
        引言
        在社会不断进步的同时，很多的发达国家已经把分布式发电与大电网相互联合在一起，并建立起一种全新的供电模式，它的出现为电力系统带来了巨大的改变，提高了电力系统的安全性与可靠性。可是受到电源接入的影响，其中还存在着很多的不足之处，那么针对于这些问题我们需要进行科学有效地解决，为了满足现在社会的需求，需要建立相应的配电网模型。
        一、分布式发电整体概念
        分布式发电通常是指利用分散式资源，装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统，它一般接人低于35千伏或更低电压等级的电网。分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接人公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。分布式发电主要是用来提高用电的可靠性能，并且在电网受到一定程度的破坏或者电网崩溃的形势下还能维持-些重要客户的用电需求，具有一定的使用效能。
        二、分布式发电技术分析
        （一）光伏发电
        利用大自然中取之不尽、用之不竭的太阳能发电无疑是人们的首选。太阳能发电又包括太阳能热发电和太阳能光伏发电。其中，后者主要依托于半导体材料的光电效应，将太阳能转变为电能。这种发电技术的主要优点在于无需消耗原料，在规模的选择上具有较大的灵活性,安全可靠环境友好等。但是，目前这种方式发电的成本较高，还需要对其技术进行适当改进，降低成本，以实现光伏发电的平民化。
        （二）燃料电池发电
        该技术利用的是电水解的逆过程，通过氢氧化合物释放能量，具有高效率、受负荷变化影响小等优点。按照电解质性质的不同，可以将燃料电池分为几种不同的类型，如磷酸型燃料电池、聚合电解质膜电池、碱性燃料电池等等。其中，最接近商业化的一种类型是磷酸型燃料电池。在电力系统中实施发电的电池最好使用熔融碳酸盐燃料电池。
        三、分布式发电技术
        分布式发电（DG）指的是小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。目前对于分布式发电的具体容量，国际尚无定论，可以小到几千瓦，也可以大到几百兆瓦，根据容量可以分为微型（1W-5kW），小型（5kW-5MW），中型（5MW-50MW）和大型（50MW-300MW）。它和传统的大电网集中发电相比规模要小很多而且与用户的距离短，能直接根据需要给电网输出电力。一旦DG接入到电网中，可能会给配电网电压、调度运行、电能质量等带来一系列蝴蝶效应。目前，DG还是以接入配电网中并网运行为主，配电网也因此由曾经的单电源供电蜕变成为了一个拥有电源分散的多电源供电系统，潮流传送的方向和大小都发生了改变。传统的发电机稳态模型已经不再适用，新节点类型的出现向针对各种不同DG技术建立的新问题模型提出了要求，这些类型各异的稳态模型也是DG潮流计算的基础。
        四、分布式发电系统并网运行影响
        （一）频率
        一般情况下，分布式发电系统的容量都较小，系统投入和切除电网时对电网的频率影响较小。

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而一旦分布式发电系统的规模较大时，则对有功出力存在着波动性，对电网频率的影响是不容忽视的。此时，要采用相应的措施维持分布式发电的稳定发电出力。另外，应该保证电网的调峰电源足够，防止电网的频率出现偏差。当电网的频率发生变化时，分布式发电系统中的发电机组也会受到一定的影响。因此，要对发电机的转速实施实时调整，保证其与电网的频率一致。
        （二）电网调度
        分布式发电系统没有接入电网之前，供电部门实施统一的电网监控和协调。接入之后，监视电网的工作将变得十分复杂，在信息采集、能源调度、监视控制上需要重新确定规程。此时，电网中电压的波动较大，无功潮流的分布也不合理，采用现有的无功控制手段显然无法满足要求。对于地区电网而言，在投切无功补偿设备的过程中，要与分布式发电系统的励磁调节相协调。
        （三）电能质量
        分布式发电系统的接入，给电网带来了多种干扰，从而影响了电能质量，主要体现在电压的闪变以及谐波上。造成电压闪变的主要原因是分布式发电系统投入和切除电网具有一定的随机性，并且可再生能源发电受季节和气候的影响较大，具有波动性。当前，降低分布式发电对电网造成负面影响的措施有：尽可能的减少分布式电源启动和停止的次数、采用合理有效的电压闭环控制策略。另外，分布式发电中要用到大量的电力电子器件，其非线性的工作特点给电网带来了大量的谐波。对此，可以将高效滤波器安装在电压水平较高的母线上。
        五、分布式发电对配电网电压分布影响的应对措施
        （一）储能发电体系
        分布式发电装置包括了逆变器、初始光伏阵列和汇流箱体等装置，其供电主要源自储存电能的配件设施，以及相关的蓄电池、能量控制管理装置等。在分布式发电装置的整个电力储存过程中，变流器和蓄电池发挥着积极的效用。因此，在变流器和蓄电池之间进行双向管控装置的仙界设置，能够实现分布式发电装置与配电网接入过程中电压调控的作用，从而实现配电网电压的安全稳定性。因此，在进行分布式发电与电力系统的并网操作中，必须对分布式发电装置的储能体系进行交流装置的有关配置，从而在这种模式下保持分布式发电与配电网进行并网中电压的有效控制和平衡。例如，通过对储能体系进行交流装置的配置，能够实现配电网电压负荷量的可控性，确保电力系统运行的安全稳定性。
        （二）对越限电压进行阻止
        针对分布式发电与配电网并入过程中对配电网电压产生的影响作用，我们必须对其进行越限电压的阻止工作，这就需要对分布式发电装置的电力输出进行实时监控，通过计算的模式对分布式发电装置与配电网的最佳接入位置、电容量以及功率数值进行有效的计算，从而避免越限电压现象的发生，这就需要进行仿真模型的设置建立。此外，在进行计算的过程中，我们主要运用的是Mat lab方法，这样能够对分布式发电与配电网并网过程中所造成的电压越限状况予以预先评估，从而避免安全隐患的出现，确保电力系统运行的稳定可靠性。
        结束语
        综上所述，对分布式发电我们需要树立正确的认识，只有对其足够的了解以后，才能建立相关的模型，只有我们通过科学合理的方法把配电网的电压所产生的影响降到最低，这样才能达到更加安全可靠的效果。这个问题需要引起相关人员的高度重视，为了我国的电力能够更好地发展，就要摆正态度，从实际的生活中去进行采取有效的措施。促进我国电力的长期发展。
        参考文献
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