淺談分布式發電對配電網電壓分布的影響

王志國

摘要：本文作者在闡述分布式發電的概念和含義的基礎上，首先介紹了分布式發電的優點，其次從對電壓的影響、對繼電保護的影響、對配電網規劃的影響等三個方面詳細介紹了分布式發電對配電網的影響。

關鍵詞：分布式發電;配電網;影響

引言

分布式發電 DG（Distributed Generation）是指直接配置在配電網或負荷附近的發電設施經濟、高效、可靠的發電。DG 可以包含任何安裝在用戶附近的發電設施而不論這種發電形式的規模大小和一次能源的類型。

1 分布式發電的優點

1.1 經濟性好

由于分布式發電的一次能源大多為無成本的自然資源和廢棄資源的回收利用，如風力發電、光伏電池、余熱發電和熱電聯產等，能夠顯著降低發電成本，提高能源利用效率，具有較好的經濟性。

1.2 提高可靠性

當大電網出現故障時，分布式發電系統仍能保持正常運行，因此可提高對局部負荷供電的可靠性。

1.3 具有調峰作用，減小電網發展壓力

分布式發電一般接入負荷中心，能夠減小各終端變電站母線的等值負荷，從而緩解對電力系統功率傳輸的需求，在土地資源十分緊張的形勢下，減小了電網發展的壓力和困難。

1.4 投資省，建設周期短

分布式發電的裝機容量小，靠近負荷且不需要建設變配電站，總體投資小，建設周期短，既避免了過大投資的風險，又能夠很快建成以滿足負荷發展需求。

1.5 有利于環境保護

分布式發電往往采用太陽能、風能等清潔的可再生能源，可以有效地減少有害物質的排放，有利于資源和環境保護。

2 分布式發電對配電網的影響

分布式發電的接入使配電網中各支路的潮流不再是單方向的流動，因此分布式發電的引入必然給整個電網帶來深刻的影響。除了各種分布式發電形式的技術本身還有待于進一步研究和完善外，從與傳統電網連接的角度，分布式發電接入配電網運行還面臨如下的問題。

2.1 對電壓的影響

電壓維持在規定范圍內才能保證電能質量。配電系統的調壓規則是以潮流從變電站流向用戶為基礎的，但在分布式電源接入電網之后，配電系統從放射狀結構變為多電源結構，潮流的大小和方向有可能發生巨大改變，從而使電力系統中某些部分的電壓也發生變化。分布式電源接入配電網后會影響系統電壓的變化，使其增大或減小，主要通過兩種方式：（1）分布式發電與當地的輸出量增加（或減小），此時分布式發電將抑制系統電壓的波動;（2）分布式發電不與當地的負荷協調運行，如對利用自然資源的影響很大，一般很難控制，所以這類分布式發電很難與當地的負荷協調運行，此時分布式發電將增大系統電壓的波動。

此外，傳統配電網一般呈輻射狀，在穩態運行狀況下沿饋線潮流方向，電壓逐漸降低。接入分布式發電后，在穩態運行情況下（視負荷恒定不變），由于饋線上的傳輸功率減小以及分布式發電輸出的無功的支持，使得沿饋線的各負荷節點處的電壓被抬高，電壓被抬高多少與接入的分布式發電的位置以及總容量的大小有關。基于以上分析可知，分布式發電接入配電網后會對配電網的電壓產生很大的影響，傳統的電壓控制方式可能不再適用。因此，如何改造原有的各類控制裝置，使其適應分布式發電的接入，將是我們面臨的實際問題。

2.2 對繼電保護的影響

分布式發電接入配電網后，輻射式的網絡將變成一個遍布電源和用戶互聯網絡，潮流也不再單向地從變電站母線流向各負荷。配電網的根本性變化使得網絡各種保護定值與機理發生了深刻變化。故障發生時為確保保護裝置正確動作，應切斷電網中的分布式電源。從而引發以下問題：（1）過電流故障的切除與分布式發電的切斷在時限上的配合; （2）自動重合閘開斷時間間隔內，確保分布式發電快速切斷; （3）在架空線和地下電纜的混合線路中切斷分布式發電，變壓器空載運行，電纜對地電容與變壓器的線圈發生鐵磁諧振，產生不規則的高電壓、大電流，嚴重威脅線路的電力設備。

2.3 對配電網規劃的影響

分布式發電給配電網規劃所帶來的影響主要概括為以下幾個方面：

（1）分布式發電的出現會使電力系統的負荷預測、規劃和運行與過去相比有更大的不確定性。大量的用戶安裝分布式發電為其提供電能，使得配電網規劃人員更加難于準確預測負荷的增長情況，從而影響規劃。

（2）規劃問題的動態屬性同其維數密切相聯，若在出現許多發電機節點，使得在所有可能的網絡結構中尋找到最優的網絡布置方案更困難。

（3）對于想在配電網安裝分布式發電的用戶或獨立發電公司，他們與想維持系統現有的安全和質量水平不變的配電網公司之間的沖突。為了維護系統的安全、穩定的運行，必須使分布式發電能夠接受調度，要實現該目標，通過電力電子設備對其進行需要的控制和調節，將分布式發電單元集成到現有的配電系統中，這不但需要改進現有的配電自動化系統，還要由被動到主動（電壓調整、保護政策、干擾和接口問題）地管理電網。

（4）分布式發電機組類型及所采用能源的多樣化，使得如何在配電網中確定合理的電源結構、如何協調和有效地利用各類型的電源成為迫切需要解決的問題。

3 結論

分布式電源同配電網并網運行，能夠充分發揮分布式發電機組的優勢，提高能源利用率，減少污染物的排放，降低配電網網損，提高供電可靠性，目前許多國家和地區都提倡分布式電源并網運行。但是隨著分散發電的不斷發展，對電力系統的影響也日益明顯，特別是對電網安全、繼電保護、電網規劃和設計等影響較為顯著。已有經驗表明，這些問題完全可以通過技術水平的提高和技術手段的改善解決，應該盡快開展針對性的科研開發，使分布式發電并網有章可循，從而促進我國分布式發電的快速發展。

參考文獻：

[1]邢曉敏， 張萌， 商國敬，等. 分布式發電系統接入對配電網電壓分布的影響分析[J]. 東北電力大學學報， 2018， 38（2）： 9-14.、

[2]李羚， 蘇安剛. 分布式發電對配電網電壓分布的影響[J]. 中國高新區， 2019， 000（003）：131.

[3]蔡文龍. 分布式發電對配電網電壓分布的影響[J]. 信息周刊， 2018， 000（003）：0036-0036.

（作者單位：國網臨城縣供電公司）