分布式电力系统的接入对电网稳定的影响

发表时间:2021/8/6   来源:《中国电业》2021年11期   作者:王震华
[导读] 分布式电力系统让电网的损耗进行降低
        王震华
        中电投能源工程有限公司   上海  200233
        
        摘要: 分布式电力系统让电网的损耗进行降低,提高电能的质量,保证其分布式的电源电力系统自身经济性得到全面的提高,本文对分布式电力系统的接入对电网稳定的影响进行研究分析。
        关键词:分布式;电力系统;电网稳定
        1分布式电源分类
        1.1风力发电
        风力发电领域在关键技术快速发展的推动下,得到迅速发展。其发电原理是通过风能捕获使风机叶片发生旋转,通过变速箱传动促使转速发生变化,实现风电转换的发电目标。此过程首先是对风动能进行机械能转变,之后对机械能进行电能转变。
        1.2太阳能光伏发电
        太阳能发电主要借助太阳能电池板促使太阳能实现电能转化。太阳能电池板主要借助半导体元件电子学特性,光能转化为电能。太阳能电源产生的能量可以保证用户生活与照明用电得到满足,目前,太阳能光伏发电已经能够并网上网,并对区域电网进行有效补充。
        2分布式电源对于电力系统结构的影响
        2.1电压分布受到的影响
        在配电网采用分布式电源之后,电力系统结构会出现变化,潮流大小与方向也会出现变化,最终导致电力系统电压分布出现变化,而此种变化会对电力系统工作的安全性与稳定性产生较大影响。其中分布式电源接入位置是影响电压分布的主要因素,若是接入点与母线间距较大,会明显影响电压分布。若是分布数量节点较多,则会有效支持电压。在节点潮流和分布式电源的输出潮流出现叠加现象之后,会导致节点电压增加,无法保证稳定状态,,若是接入点位置较为固定,则随着电源总出力增加,电压支撑作用也随之增加,可以提高电压整体水平。例如,某发电厂在接入220KV主变后,其母线电压是228.02kv,并且1#主变负荷在达到28.28MW情况下,基于特定变比条件,11OKV的I母线电压是107.1502kv。其输出无功为6.7Mvar、有功为26.7MW,在其他电网参数不变条件下增加分布式电源,经过测量11OKV的I母线电压是108.3512kv,有效提升了I母线电压。
        2.2电能质量受到的影响
        将分布式电网接入电力系统之后,配电网潮流方向出现变化,负荷功率与电源出现变化之后,网络潮流出现变化,若是电源输出功率比用户需求大时,会改变潮流方向,而潮流方向与大小对网络节点电压会产生较大影响。同时,反馈电压控制装置和电源之间会互相影响,并出现电压闪变问题。供电部门应该对电压管理进行强化,借助对电能量管理系统进行检测,对AVC控制策略进行合理调整。在实际应用中,若是电源接入方式存在差异,则电压波动也会产生相应差异。例如,若是单相接地出现故障,因为故障相电压增加,能够避免出现电压跌落问题。但是非故障相的电压会高于额定电压最终出现故障。出现三相短路问题之后,分布式电源可以对跌落电压形成填补作用,有效提高电力系统工作运行性。若是分布式电源的能源类型存在差异,则也会影响电网电压。比如,在某220KV变电站中,1#变压器与2#变压器均出现重载,两者容量分别为150MVA与150MVA,在变电站接入110kv不同线路之后,使得电压不稳定。
        2.3谐波污染
        因为风力与太阳能等发电形式主要以直流电为主,需要借助逆变器才可以与交流配电网结合,因为逆变器启停操作频繁,在开启或是关闭的瞬时能够形成谐波分量,若是逆变器触发脉冲与参数出现变化还会形成直流电,导致电压波形出现畸变现象。

谐波污染会导致电压变形出现电容组共振以及电压变形超出要求范围等问题。相关研究显示,随着分布式电源和母线间距缩短,其谐波分量会减少,总处理决定了谐波畸变率,在节点负荷增加过程中,畸变量也会随之增加。所以,需要对其接入位置进行合理规划。
        2.4继电保护器受到的影响
        现阶段,我国中压配电网与低压配电网等主要采用单电源形式,建立辐射型配电网络。此种结构的潮流方向明确、运行简单,同时故障基本上为瞬时故障。然而在采用分布式电源之后,会导致原配电网结构更加复杂,建立多元网。在此种电源数量增加过程中或是容量较大,则原系统的保护效果会受到影响,无法短时间判断以及维修故障问题,对系统安全性产生严重影响。
        2.5电力系统线路损耗受到的影响
        新能源发电在经济效益较为突出,而由于新能源发电装机的容量较小,主要由于区域内用电,可以促使电源点不足造成的供电不足问题得到有效解决,同时用于区域内电力系统,能够有效降低线路损耗,促使新能源利用率得到有效提升。比如,以S电网公司的L变电站,其主变为2台,容量是40MW,没有接入分布式能源前,无法有效满足当地用电需求,例如,在2021年3月16日,因为夏季气温较高,用电高峰期L变电站出现了主变过载与满载等问题,基于此种情况,主要借助轮休用电企业的方式缓解供电压力。在变电站接入20MW容量分布式能源之后,促使其高峰期主变过载问题得到进一步缓解,选择一发电机组,在35kV母线上接入。因为分布式能源对无功有功潮流产生一定影响,所以也会影响电网线损,通过线损理论计算软件,以B电厂、G电厂、J电厂、Q电厂接入分布式能源与停运分布式能源对于S地区电力系统和线损影响展开分析。实测内容与范围为:S地区35kv、110kv与220kv变电站中主变三侧110kv与220kv进出线开关、总开关各个正点无功功率、电流、有功功率等。在实测当地0:00与次日0:00各测依次10kv、35kv、110kv、220kv开关与总开关的无功电度表与有功电度表,对日有功电量与无功电量进行计算。S地区周边35kV变电站数量为1个,110kv变电站数量为6个,对其10kV出线开关每小时正序电流和无功电量与有功电量进行抄录。通过SCADA系统对主网无功功率、有功功率、电压与电流等实时数据进行采集。采用潮流计算软件开展计算工作,通过容量法进行10kv线损计算等。见下表。通过实测记录能够发现,B电厂、G电厂、J电厂、Q电厂接入分布式能源前线损率为97%,而接入分布式能源之后线损率为96%,所以通过接入分布式能源能够有效减少电力系统线损率,进而有效保证系统运行稳定性。
        结语:综上,分布式的电源在电网规划中具有着重要的影响,并且采用配网重构以及经济调度的方式,能够让电网的损耗进行降低,提高电能的质量,保证其分布式的电源电力系统自身经济性得到全面的提高,同时也可以让配电网得到不断的优化,保证电力企业自身的社会效益和经济效益达到双赢。         
        参考文献:         
        [1]薛飞,马丽,朱昊,石季英,乔文.柔性配电网中考虑SOP优化的分布式电源双层规划[J/OL].电力系统及其自动化学报,2019,09(06):1-7.         
        [2]刘向实,王凌纤,吴炎彬,薄威,阙东阳.计及配电网运行风险的分布式电源选址定容规划[J].电工技术学报,2019,34(S1):264-271.         
        [3]方金涛,龚庆武.考虑运行风险的主动配电网分布式电源多目标优化配置[J].电力建设,2019,40(05):128-134.         
        [4]朱文广,李映雪,杨为群,王丽,熊宁,周成.面向区域配电网的分布式电源接入运行方式优化研究[J/OL].电测与仪表,2019,09(06):1-8.
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