分析分布式新能源發電對配電網電壓影響

王永平

摘 要：本文分析了分布式新能源發電的優點，并詳細講述了分布式新能源對配電網電壓的影響，其中包括電壓分布、線路損耗等，之后闡述了新能源與配電網電壓之間存在的繼電保護、電能質量、電網規劃等問題，最后制定了改善措施。致力于促進日后的電網規劃工作。

關鍵詞：分布式新能源;配電網;電壓

引言：隨著經濟社會的發展，能源枯竭和環境污染問題逐漸被重視，電力行業將目光投入到了可再生能源，致力于解決能源危機，在保護自然環境的同時，滿足社會的需要。而分布式新能源發電打破了傳統的供電方式，但是當前還存在著一定的問題，影響著電網的規劃和運行。

一、分布式新能源發電的優點

分布式發電的發電功率一般在幾千瓦或數百瓦。因為其是一個開放性的系統，可以很容易地滿足用戶的需求，將被動運輸改為主動輸出，在降低能源消耗的同時，也提高了能源利用率。分布式發電是一種小型的發電單元，主要存在于配電網和負荷附近。當前，分布式發電的主要類型有，電熱發電、光伏發電、光熱發電等。與傳統供電模式相比，分布式發電可以直接面向用戶，根據用戶的需求提供電，進而減少了運輸電能的成本，也保證了用電的安全。合理地優化分布式電網，可以實現多個功能目標，更好地利用電能。傳統的電力系統安全性低，一旦操作不當就會引起大規模的停電，造成較大的經濟損失。遠距離傳輸電能，雖然可以正常為用戶提供電能，但是在用電高峰，難以滿足用戶的用電需求，并且傳送電能的過程消耗巨大，加劇了環境的污染。而分布式發電，通常應用在低壓力配送系統中，使末端配電系統更加靈活，也彌補了傳統配電系統的不足。其最大的優勢在于可以將冷熱電聯中發電、制冷的能量轉換進行連接，但想要實現遠距離連接是十分困難的。由于城市的規劃和發展并未將冷、熱能計算其中，就導致了此資源的浪費。

二、分布式新能源對配電網電壓的影響

（一）電壓分布

隨著新能源的大規模并網，電網系統演變成多支路分散模式，潮流分布也發生了改變。在天氣變化較大時，風力和光伏發電的電源輸出功率也變得不穩定，進而使配電網的潮流分布也發生改變，使電網的電壓也受到了嚴重影響。當分布式電源并網后，傳統電網會發生電壓波動，因為分布式電源具有間歇性的特點，從而使分布式電源輸出功率呈現間歇性，進而使電網系統的電壓產生較大的波動。分布式電源的并網，可以有效的改善配電網的質量，但如果電源容量過大，會導致其功率反向流動，使并入點局部電壓出現峰化，一旦節點電壓超過電網系統電壓幅值上線，就會影響配電網電壓調壓的工作，影響著整個電網系統的安全。電源的安裝位置、容量和功率等都會影響電壓的分布[1]。因此，可以通過仿真技術來分析分布式電源滲透率和電源功率，進而調整整個電網系統的電壓。

（二）線路損耗

當配電網運行時，一旦出現弱環、開環的情況，就會導致整體電壓較低。DGs的并入，可使單電源輻射結構改變成多電源弱環狀結構，使得配電網結構發生較大變化。由此可見，傳統的電網潮流計算方式很難計算出結果。DGs并網后也改變了電網支路的潮流方向，從而影響了電網的線路損耗。線路損耗發生的原因與負荷、DGs的位置、容量有關。一旦DGs的安裝位置和輸出功率不合理，就會增加配電系統的線路損耗，因為DGs的的輸出功率與負荷比例超過要求定值，無法消耗DGs，就會增加有功和無功功率，增加線路損耗。當分布式電源并入電網系統后，會改變配電網支路的潮流流動方向，一旦潮流方向發生改變，就會導致配電網線路損耗發生改變。當分布式電源并入電網系統，會使線路損耗產生變化，主要是與分布式電源并入的功率、容量有關。

（三）影響及時監控

當前配電網都屬于放射能的無源網，供電部門可以直接開展能源調度和信息采集，一旦接入新能源，就會使操作變得復雜，進而形成監測孤島。使孤島上的電壓大小、頻率值都無法實現監測和控制。一但發現異常，就會導致用戶無法正常使用，嚴重的話會損壞用戶設備。當出現線路負載量大于孤島逆變器的容量時，會損毀逆變器，同時，危害檢修人員的生命安全。就算關閘還是會引發跳閘，導致負荷失衡，影響供電的質量。

三、新能源與配電網電壓之間存在的問題

（一）繼電保護

繼電保護裝置是電力系統的核心。在分布式電源接入電網后，配電網將不再是簡單的單側電源系統，改變了原有的繼電保護系統，影響了孤島運行、過電流保護等。當分布式發電系統，發生故障時，電網中殘留的電壓會影響電壓檢測，進而出現檢測結果不準確的情況，影響設備的正常運行。當發生孤島運行時，會發生高壓危機，使機組無法正常使用。為了保障電網系統的安全，要建立分布式發電保護系統。

（二）電能質量

分布式能源可以改善能源結構和發電形式，影響著電能的質量。主要是通過分布式電能接入電網后，增加電網中的非線性負荷，從而使電流和電壓發生畸變。分布式能源接入配電網絡，可以加強傳統電網的安全性和實用性，但也存在著一定的問題。當電壓發生閃變時，電壓會突然變化，使人產生視覺疲勞，進而影響機組的正常運行。長時間的電壓偏移也會影響系統電壓的反饋設備，使其與分布式單元格的相互作用產生不良影響。

（三）可靠性

配電系統將電源與用戶相連接，從而體現出其可靠性。其可靠性主要是通過解析法和模擬法來體現。當電力系統出現故障后，會導致部分機組暫停運行，但其他機組依然可以正常運行，從而避免了大規模的停電，保證了生產和日常的用電。一旦出現孤島運行狀態，還是會造成嚴重影響。當分布式電源與繼電保護系統無法相適應時，會導致繼電保護系統操作錯誤，使其可靠性降低。影響可靠性的因素還有系統安裝位置、連接方式等。

（四）電網規劃

分布式電網是一種新型發電技術，為發電系統提供了便捷。但是由于設計規劃存在著不合理，在接入電網后發生了一些問題。例如，分布式系統發電量具有不確定性，要有傳統電網作為備用，才可放心使用。也為電力系統的規劃建設增加了一定的困難，因為在規劃傳統電力系統時，就未考慮加入分布式系統。此系統自身還具有靈活性和隨機性，不能可靠的持續提供電能，為配電網絡造成了一定的影響[2]。如果規劃不符合實際要求，就會出現設備利用率低、損耗增加等諸多問題。因此，在分布式電源接入電網時，要提前做好規劃、充分考慮此類問題。

四、分布式發電對配電網電壓的改善措施

（一）光伏發電

分布式電源主要以太陽能發電作為電力來源，之后通過設備網發出無功功率和有功功率。因此，在優化無功功率時，要對其來源進行探討。光伏發電可以作為補償裝置，降低發電的運行成本，無功功率的原理是，光伏并網逆變器的結構與濾波裝置的主電路完全相同。

（二）并聯電容器

并聯電容器是容性負荷，主要應用在感性復合的抵消上。當配電網無功功率達不到要求時，其可以優化功率因數，從而使各個節點的電壓保持穩定。但并聯電容器無法吸收感性無功功率，就導致系統在處于最大負荷狀態時發出感性無功功率。電容器的運行需要花費大量的成本，而線路運行也需要增加網絡耗損費用。在發電設備花費的大量成本，影響了電力企業的經濟效益，增加了運行成本，阻滯了企業的持續發展。

結論：隨著社會用電需求的逐漸加大，電力設施也不斷加強，分布式新能源發電也成為了發電網中不可缺失的一部分。在應用此系統時，人們要充分發揮分布式新能源的積極效應，改善傳統發電模式，降低能源消耗，改善環境污染。

參考文獻：

[1]劉澄，王輝，李天慧，等.分布式新能源發電對配電網電壓影響研究[J].可再生能源，2019，37（10）：1465-1471.

[2]唐惠玲.新能源環境下配電網線損和電壓協同管理策略研究[D].廣東工業大學，2019.