分布式電源并網中存在的問題

荊 琳，艾文灝，王婉瑩，王茜雯

（1.三峽大學 電氣與新能源學院，湖北 宜昌 443002；2.中核戰略規劃研究總院有限公司，北京 100037）

0 引 言

為充分發揮分布式電源的作用，順應分布式發電的發展趨勢，需將其并入傳統配電網中運行。分布式電源并網后，不僅改變了電網系統的結構，還對配電網的運行狀況產生了影響。大量分布式電源系統并入電網，使得并網后的配電網運行更加復雜，問題現象更加突出。下面將探究分布式電源并網過程中對電網所產生的各種影響，其中傳統配電網結構和電源并網圖分別如圖1和圖2所示。

圖1 傳統配電網結構圖

圖2 電源并網圖

1 對電能質量的影響

分布式電源除具有清潔、經濟、高效等特點外，它的發電、運行、供電模式具有極大的不確定性，造成并網過程中對電網電能質量方面的不利影響。由于控制電網系統的電壓、電流、功率等參數需要多方面因素的考慮，增加了保證電網電能質量的難度。

1.1 電壓波動

電壓波動會降低電網的安全性和經濟性，而分布式電源的有功功率變化直接決定并網點電壓的波動。一方面，由于分布式電源具有接近用戶、便利用戶的特點，用戶可控制其運行與停止。分布式電源的無規律控制啟停會造成電網功率發生波動，進而引起電壓波動。另一方面，由于分布式電源利用不同資源優勢就近發電，不同類型的分布式電源則具有不同的特性，從而對電網的電壓波動產生不同的影響。對于可再生能源發電系統，如太陽能光伏電池板、風電機組發電等，外界自然能源的輸入具有不定性，影響分布式電源的輸出功率；對于輸入能量基本恒定的發電系統，如燃料電池、柴油發電機組等，輸出必須滿足一定的需要，因此分布式電源輸出功率的變化也受系統供能需求變化的影響[1]。

1.2 電壓偏差

分布式電源并網導致電網的電壓相較于系統額定電壓的偏差變大，會損害各種電氣設備，擾亂電網的穩定運行環境。因此，并網帶來的電壓偏差問題值得深入探討研究。

配電網在穩定運行的情況下，功率、電壓參數隨著電網的結構逐級變化。分布式電源并網后，由于在負荷側增加了電源，電網不再是單電源供電系統，使得原來電網中電源的供電要求相應降低，減小了電網中的傳輸功率，節點電壓升高。另外，分布式電源會提供無功功率，同樣支持線路負荷節點電壓的升高。因此，一些負荷節點會產生電壓偏差的問題。同時，分布式電源在配電網中的接入位置和電源的總容量大小決定了其電壓升高的多少[2]。

1.3 諧波問題

諧波不僅干擾各種電子和通信類設備的運行，還會使電網中元件產生額外的損耗，降低電網設備的使用效率，造成測量設備失準等危害。分布式電源并網與傳統電網相比，諧波問題更嚴重。首先，分布式電源本身是諧波源，因分布式電源數量多、類型廣，相當于多種諧波源，相應產生多種不同的諧波。其次，分布式電源的運行過程中需要應用一些電力電子設備，也會產生相應的諧波分量。分布式電源作為新能源接入傳統電網，需使用具有更高頻率開關的換流器，增加了諧波本身特性方面的復雜程度，更容易引發電網中的諧波問題。最后，分布式電源并入電網產生的諧波使電網參數發生變化，使得電網參數不斷波動。

2 對電網可靠性的影響

電網的可靠性反映供電系統可以持續供電的能力，保證電網的充裕度和安全性有利于電網穩定、安全運行，對衡量國家經濟發展具有重要意義。首先，分布式電源并網改變了傳統配電網輻射狀的結構特點，改變了系統中的短路電流大小與持續時間。因為電網中的保護設備和裝置適應于原電網系統，所以并網后容易打破保護設備之間的協調運行狀態，會帶來保護裝置誤動作等問題。其次，分布式電源并網可能會形成“孤島”問題，影響電網的可靠性。孤島是含分布式電源的電網脫離主網后，分布式電源仍可以向所在獨立電網供電的情況。孤島的形成會引起配電網出現諧振過電壓等一系列問題，破壞系統穩定性。最后，分布式發電技術中需大量電力電子設備，若電網發生擾動的情況，設備引起的電磁振蕩或機電振蕩的持續時間延長，系統暫態穩定遭到破壞，影響電網的可靠性。

3 對電網保護的影響

分布式電源的并網對傳統配電網中網絡拓撲結構的改變，給電網的保護帶來了影響。分布式電源對于不同的保護位置，相應會產生不同的影響。對于保護裝置來說，并網后配電網的功率增加，故障電流改變，決定電網保護效果的靈敏度與保護范圍也發生變化，影響各個保護裝置之間的協同配合，不利于電網的保護。

分布式電源并網會對系統的重合閘造成影響，而重合閘可以提高電網運行的穩定性，短時間內恢復電網的供電，使其正常運行。與分布式電源相連的配電網發生故障后，故障電流不會被切斷，且重合閘進行重合時故障電流可能會發生跳變，故障點電弧可能會發生重燃，導致絕緣強度被破壞，還會引發電網非同期重合閘的問題，致使事故更加嚴重[3]。

4 對電網規劃的影響

傳統的電網發電計劃主要依賴于對負荷的準確預測。由于分布式電源的發電量受外界因素影響大，影響并網后電網的負荷量，使其具有更多的隨機性與時變性。分布式電源并網對短期負荷預測造成影響，從而增加了電網的合理規劃難度。

分布式電源的接入會對電網效益造成一定的影響，而分布式電源并網的技術還不夠成熟，存在布局的規劃不合理、管理的方法不適當等問題。這些問題使得電網運行中損耗變大、配電網成本增長，影響電網的效益。因此，需要對并網后的電網進行科學合理規劃，以提高電網效益[4]。

5 結 論

分布式電源并網的問題主要是由于并網改變了電網結構，導致電網的參數特性相應發生了改變，而這些改變未能完全適應電網安全、穩定運行的標準要求。為了更大限度地發揮分布式電源的作用，要求不斷完善和改進分布式電源并網的技術，逐步降低并網帶來的不利影響，使之成為更加完備的供電方式，從而滿足人們生活、環境保護以及資源使用的要求。