分布式新能源发电对配电网电压影响研究

发表时间:2020/9/8   来源:《中国电业》2020年3月9期   作者: 潘晓悦
[导读] 随着传统能源消耗剧增和环境污染日益严重,世界各国开始积极开发利用风能、太阳能等可再生能源。
        摘要:随着传统能源消耗剧增和环境污染日益严重,世界各国开始积极开发利用风能、太阳能等可再生能源。分布式发电是可再生能源开发利用的有效途径,它能够最大限度地利用可再生能源。鉴于此,文章结合笔者多年工作经验,对分布式新能源发电对配电网电压影响研究提出了一些建议,仅供参考。
关键词:分布式新能源发电;配电网电压影响;研究
引言
      目前,分布式能源已涵盖了天然气、生物质能、太阳能、风能、海洋能以及其他形式的新能源,成熟欧美市场新能源开发以分布式为主要形态,已经取得了很多成功案例,分布式新能源也在我国的能源系统中承担起更重要的角色,未来应用前景广阔。目前,我国分布式新能源在开发、并网、交易等环节还存在诸多体制机制障碍,未来国家应从政策层面进一步给予支持,理顺价格机制,提高接入效率,加快市场交易步伐,促进分布式新能源更快成长。
   1 分布式新能源发电的定义和特点
      1.1 分布式发电定义
      分布式发电(DU)通常用于发电功率从几千瓦到数百兆瓦的小型分散式、模块化、可靠性较高以及配置在用户周围的具有较高运转效率的发电单元。分布式发电主要是依靠可再生能源以及清洁能源,来实现发电的一项非常重要的技术。其最主要的优势在于其能够对各种相对较为分散的能源进行聚集,包括本地取用相对较为方便的可再生能源和化石类燃料,故能够较好地实现对能源利用率的有效提升。与此同时,还能够脱离主干电网实现独立运行【1】。
      1.2 分布式发电的特点
分布式电源主要是与低压配电系统或者中压配电系统接入,有着非常显著的随机变动以及分散等特性,通过接入大量的分布式电源,能够促使配电系统的安全稳定运行受到较大的影响。分布式电源绝大部分都能够借助并网设备来实现与电网的有效连接。分布式发电因本身的电能质量相对较高、污染相对较小、安装地点较为灵活以及能源利用率相对较高等优势,通过与主网相互作为备用供电,能够更好地促使供电稳定性、可靠性的提升。但分布式发电同样具有诸多的缺陷:其安装运行成本相对较高,并且很难实现对主网的有效控制,极易给主网带来冲击。
   2 接入配电网的分布式能源发电类型
         分布式能源发电规模一般较小,发电容量通常在几千瓦到几十兆瓦,通过10(35)kV及以下电压等级接入电网或独立运行。其特点是:清洁、高效、能源利用多样性,可实现资源综合利用和能量梯级利用;发电容量小,分散在负荷附近;分布式能源中的可再生能源具间歇性/随机性;冷热电联产(CCHP)系统能源利用效率高。配电网可以接入的分布式能源发电类型主要包括:太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能、天然气发电等。分布式能源发电的形式分为:1)天然气分布式能源发电:主要是热电联产和冷热电多联供等;2)可再生能源分布式发电:主要包括小型水能、太阳能、风能、生物质能、地热能等;3)废弃资源综合利用发电:涵盖工业余压、余热、废弃可燃性气体发电和城市垃圾、污泥发电等【2】。
   3 分布式新能源发电对配电网的影响研究
      3.1 分布式新能源发电模式对电力系统的影响
      其一,当将大规模的新能源发电基地连接到总电网前,需要新能源的电力确保支持电力系统安全运行,并具有良好的控制性能。

然而现阶段我国的新能源发展现状是,新能源的发展起步较晚,发展不全面,电力入网应对能力不足,容易导致电网失控,对电网的正常运行是不利的。其二,系统的稳定性可能会受较大影响。新能源发电模式可以细分为多种发电原理,需要的发电能源是不同的,例如潮汐能、风能等,其发电站点分布存在巨大的区域差异,受自然环境的影响较为敏感,因此使用新能源发电不是有效保障电网稳定性的良好选择。例如,当太阳能用于发电时,受气候因素有效较大,雨雪天气发电效率会显着下降,无法满足用户的需要。而使用风能发电同样如此,极端恶略天气还会造成发电设备的损坏。还有用水能,地热能发电的方式,受区域差异的影响严重,如沿海地区水能丰富,但我国内陆地区就不适用水力发电。地热能发电更是只适用于特殊地理区域。且这些能源都是自然能源,受环境因素影响,发电状态不稳定也会影响电网中的电压,实用性不强【3】。
      3.2 分布式发电对系统电压的影响
         在分散式发电模式中,每个站点的电源最终都要连接到总的电力分配网络,并且接入到分配系统后,系统的电源结构也会变为多电源结构,而不再是放射性电源分布,其对应的电流流动的大小和方向也会相应变化,影响总电网的稳定运行。之后,电网的稳定电压发生变化并且将分布式电网连接后,原有的电压调节方案将不再适用变化后的电网电压调整的要求。为防止电网变化对消费者的用电影响,管理部门此时有必要重新评估电网接入对电网电压的影响,做出合理的调整,恢复电网的供电稳态。定量分析这种效应,常常通过计算潮流的方法。然而,传统的潮流计算缺乏对分布式发电领域的研究。因此,需要建立了一个具有灵敏度补偿的新电源模型,它模拟了一些典型的分布式电源,例如,目前常用的异步发电机和同步电动机以及燃料电池的工作状况,实现可以应用于多分布系统的计算方法。根据实际案例分析,对分布式电力总网电压会受到分布式电源接入的影响,其影响程度与分布式电源的接入部位,以及电源的实际容量直接相关【4】。
      3.3 分布式发电对电能质量的影响
         现有的分布式发电技术,是在电力电子技术的指导下产生并发展的。在许多电力电子转换器的压力下非线性负载显着增加,容易造成总电网的电流电压参数异常波动,严重影响电网的正常供应。对电力质量的影响体现在电压颤动以及是谐波污染两方面。
      3.4 分布式发电对继电保护转置的影响
         分布式配电站点在农村地区采取放射型分布,能够方便地操纵配电结构,并且还可以起到电流保护作用。由于放射性分布结构允许电流在电网连接到分布式电源之后流到各种负载,实现了对总电网固有的继电保护机制的加强有利于电网的性能稳定。
结束语
综上所述,基于国家绿色可持续发展的口号,能源领域也作出了相应的转变。分布式发电与新能源发电模式各有利弊,需要将二者有机结合,优势互补。避免单一发电模式,丰富能源获取方式,提高电网的稳定性,满足人们生产生活的需要。
参考文献:
[1]邱志能.分布式发电及其对电力系统的影响[J].居舍,2018(14):183.
[2]张侥,晁勤,李育强.分布式发电接入电网继电保护研究[J].电力自动化仪表,2016(5):10-12,15.
[3]韩向荣.含有分布式能源的智能电网运行控制技术研究[D].扬州大学,2018.
[4]沈通.考虑配电网分布式电源可靠性的储能技术应用研究[D].山东大学,2018.
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