分布式電源對配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響

陳智瑩

（廣東電網(wǎng)有限責任公司清遠清新供電局，廣東 清遠 511800）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟水平的逐步提升，人口數(shù)量的不斷增加，社會對用電需求也不斷提高，因此對我國的供電系統(tǒng)有了更高要求。隨著廣大用戶的用電需求日益加大，以往的供電模式已無法滿足需求。因此，有關(guān)部門對用電高峰期供電網(wǎng)絡(luò)中電壓質(zhì)量不穩(wěn)定等技術(shù)問題進行了集中探討，并組織電工技術(shù)人員進行技術(shù)攻堅。目前，已經(jīng)開始進行新型供電模式的探索開發(fā)，以便未來分布式電源入網(wǎng)時減少對電壓質(zhì)量的影響

1 分布式電源的概念和特點

1.1 分布式電源的概念

分布式電源是一種設(shè)備，是在用電戶附近設(shè)置來為用電戶提供電能。分布式電源產(chǎn)生電源有許多種途徑，如風力發(fā)電、潮汐發(fā)電及太陽能發(fā)電等。由于可以通過多種方式來產(chǎn)生電能，所以分布式電源是一種可以應(yīng)用于多種地方的發(fā)電電源。因此，分布式電源既可以直接作為電源向用戶供電，又可以接入配電網(wǎng)和公共電網(wǎng)一起為用戶供電。

1.2 分布式電源的特點

分布式電源主要有以下4個特點。（1）價格實惠便宜。由于分布式電源具有多種電源產(chǎn)生方式，所以可以通過不同的電源供應(yīng)商進行市場競爭，從而選擇出適合各種類型用戶的價格區(qū)間。（2）分布式電源體積小、易移動。這對于偏遠地區(qū)是極其重要的。因為公共電網(wǎng)往往不能向偏遠地區(qū)提供安全可用的電能，而分布式電源體積小，易移動，能在短時間內(nèi)啟動，從而保證了偏遠山區(qū)的供電。（3）分布式電源能夠使配電網(wǎng)更穩(wěn)定。用電高峰時期，如果將分布式發(fā)電作為備用電源，能調(diào)節(jié)此時期的用電量，使得電能實現(xiàn)有效利用。用電低谷時期，分布式發(fā)電能有效提高用電效率，減少電能浪費。（4）分布式電源具有節(jié)能環(huán)保性。分布式電源是通過風能、太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化而來，且能夠高效利用發(fā)電產(chǎn)生的廢能生成熱和電，減少污染。

2 分布式電源入網(wǎng)給配電網(wǎng)電壓質(zhì)量帶來的影響

分布式電源接入配電網(wǎng)時，會對配電網(wǎng)中分析電路的電壓穩(wěn)態(tài)造成影響，進而影響到全局配電網(wǎng)絡(luò)中電壓質(zhì)量穩(wěn)態(tài)。分布式電源的接入對于電壓質(zhì)量是把雙刃劍。一方面，分布式電源中的分散式電源供電方式和就地式電源供電方式能顯著提高供電的質(zhì)量和利用率，同時分布式電源的接入能夠使配電網(wǎng)加快供電速度，讓用戶能夠及時用電，從而避免用電高峰時期用戶不能使用穩(wěn)定電源的現(xiàn)象。另一方面，分布式電源會受國家的相關(guān)政策、環(huán)境條件以及用戶的多樣需求等制約，使得分布式電源的穩(wěn)定性受到影響，從而影響到配電網(wǎng)電壓。

2.1 分布式電源的相關(guān)指數(shù)不同時電壓質(zhì)量也會有相應(yīng)變化

2.1.1 相對電壓變化率

電網(wǎng)中，電力系統(tǒng)電壓、功率的穩(wěn)態(tài)分布會影響電壓分布。當向一個電網(wǎng)輸入的功率和負荷發(fā)生變化時，電壓質(zhì)量會發(fā)生改變。因此，分布式電源主要通過改變輸入功率來影響電壓變化，當電壓變化時，電流也會有一定改變。

2.1.2 電壓波動變化

通常在電網(wǎng)強度較大時，導致電壓波動的主要因素是電力系統(tǒng)中短路容量的增量變大。將分布式電源并入電力系統(tǒng)后，必定會影響電力系統(tǒng)短路容量的變化，進而對常規(guī)電網(wǎng)性能造成影響。通常在電網(wǎng)出現(xiàn)系統(tǒng)故障或者爆發(fā)性負荷投切時抑制或者削弱電壓變化波動情況。同時，分布式電源接入電網(wǎng)后，電壓質(zhì)量波動會改變電網(wǎng)注入功率，進而導致電壓質(zhì)量的下降。

2.2 分布式電源入網(wǎng)后電壓的變化

影響并網(wǎng)后電力系統(tǒng)中電壓變化的主要原因在于分布式電源容量的大小不同。主要是因為入網(wǎng)后的分布式電源，存在的意義更傾向于一種輔助性質(zhì)的額外電源。當電力系統(tǒng)中主要的供電設(shè)備發(fā)生故障或者損壞時，作為備用方案的分布式電源才能被啟用。當城市用電超負荷或者負載運行時，會采用分布式電源來穩(wěn)定電力系統(tǒng)的運作。將分布式電源做為輔助性電源在電力系統(tǒng)中運作的原因有兩點。首先，分布式電源過多接入電網(wǎng)會影響電壓的波動，造成供壓網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定[1]。其次，采用分布式電源發(fā)電的成本較高，長期使用會造成盈利虧損。

2.3 分析電壓質(zhì)量與電源功率因數(shù)的關(guān)系

并入分布式電源的配電系統(tǒng)中，技術(shù)人員對運行數(shù)據(jù)的變化周期進行分析，根據(jù)分析的結(jié)果提出分布式電源的功率參數(shù)變化會對電網(wǎng)電壓質(zhì)量造成幾重影響。同時，研究結(jié)果表示，分布式電源滯后和超前的情況下分別對配電系統(tǒng)中電壓質(zhì)量起到增強作用和抑制作用。根據(jù)實踐總結(jié)理論，分布式電源的接入功率在超前時段時，配電網(wǎng)絡(luò)中電壓的數(shù)據(jù)變化細微，并且存在抑制電壓數(shù)值的情況；反之，在接入電源功率滯后時段，配電網(wǎng)絡(luò)中電壓的數(shù)據(jù)變化較大，且數(shù)據(jù)的變化傾向為增大電壓值。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是滯后的電源功率會導致配電系統(tǒng)采取降低無功功率的輸出來減少電網(wǎng)系統(tǒng)因負荷無功功率下降而導致的電流峰下降問題。但為平衡電網(wǎng)輸出功率而升高電網(wǎng)電壓，將會加重能量損耗問題的嚴重性。分布式電源并入城市電網(wǎng)系統(tǒng)后，會使電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓降低饋線的斜率，隨著分布式電源功率由吸收功率變?yōu)檩敵龉β实倪^程而增大。此過程中需要安裝變壓器等調(diào)壓設(shè)備。由于電壓饋線曲線會隨著分布式電源功率變化而上移，所以可以測出一個穩(wěn)定的功率參數(shù)[2]。

2.4 對諧波的影響

分布式電源在配電系統(tǒng)中運行時，強大的電流在設(shè)備之間流通會形成諧波，將會造成能量損耗問題，并影響設(shè)備穩(wěn)定運行狀態(tài)。配電網(wǎng)中，主線之間會形成一個大環(huán)閉路，同時在用戶家中也會并聯(lián)很多用電器，那么在用電器或者供電設(shè)施啟動或者關(guān)閉時，會產(chǎn)生一定量的諧波，閉環(huán)電路中的諧波在同一時間產(chǎn)生，會對配電網(wǎng)絡(luò)的安全構(gòu)成威脅。同時，諧波的物理特性會影響配電系統(tǒng)中電壓的穩(wěn)定性，造成一定范圍數(shù)值的波動。設(shè)計分布式電源并網(wǎng)過程時，一定要考慮到電網(wǎng)所在服務(wù)區(qū)域的劃分，防止在同一供電系統(tǒng)周圍，集中產(chǎn)生大量諧波，不僅會對電網(wǎng)總功率造成影響，從而形成損耗，而且會對發(fā)電設(shè)備造成影響[3]。

2.5 不同分布式電源類型的應(yīng)用

日常生活中，電能所扮演的角色越來越重要，城市對電能的需求量也在不斷增加，但是城市發(fā)電設(shè)施的承受能力不能應(yīng)對嚴峻的用電量需求。因此，分布式電源的并網(wǎng)配電，尤為重要。目前，多采用的是新能源分布式電源類型，但是也存在一些顯著問題。例如，太陽能、風能及潮汐能等電源的經(jīng)濟效益雖高，可是受自然因素制約嚴重，同時接入電網(wǎng)的位置也離母線較遠，途中輸送電壓形成的損耗也非常嚴重，所以在節(jié)點的電壓也會有所降低，影響電器的使用。此外，對于分布式電源的使用，還是主營輔助性電源供電方案，限制了分布式電源的發(fā)展與規(guī)模化運營[4]。新型分布式電源的優(yōu)勢也很明顯，運營成本較低，管理成本也較低，沒有污染排放。

3 結(jié) 論

由于社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的用電需求日益增加，消耗了大量電力資源，所以能源枯竭問題或許會成為現(xiàn)實。為避免能源枯竭問題的發(fā)生，我國不斷貫徹落實節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略目標，在電力行業(yè)廣泛開發(fā)和利用可再生能源，并在分布式電源對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響方面進行了投入式研究，也提出了相關(guān)可行性的完善方案。這些可行性方法的提出對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的提高、能源投資的減少、能源消耗的降低、人均持電占有率及電力供應(yīng)質(zhì)量都有了正態(tài)影響[5]。