分布式電源對配網供電電壓質量的影響與改善

黃佳欽

（中國電信股份有限公司紹興分公司，浙江紹興，312000）

0 前言

在新能源利用率不斷提高以及傳統配網供電模式急需變革的大環境下，國內電力產業涌現出了DG技術、分布式供電技術等新技術，經過實踐驗證發現其中分布式供電模式不僅成本低、耗能少，而且對改善電力需求而言幫助較大，所以也成為了當下與今后我國電力產業發展的主要方向[1]。

1 分布式電源概述

1.1 定義

分布式電源的供電模式與傳統供電模式有著顯著區別，主要是由小型功率模塊式獨立電源構成，而這些獨立電源與周邊環境兼容性極高，不僅可由公共電力部門所有，而且也可由用戶個人擁有，甚至完全由第三方機構所有，屬于一種能夠滿足配電網系統供電要求和用戶特殊用電需求的供電方式。一定數量的分布式電源為用戶自主安裝的發電設備，其中包含熱電、冷電聯產[2]。從這一角度來看，我國目前的小機組發電設施、火電型發電設施均屬于分布式電源。

1.2 分類

立足不同領域去分析分布式電源，會有不一樣的分類方式。比如在能源可再生應用的研究領域，分布式電源可分成兩大類：第一類是利用可再生能源進行發電的電源，這類電源通常是利用太陽能、風能等清潔型能源發電；第二類則是利用不可再生能源發電，主要是指利用固體燃料，比如燃料電池、發電輪機等[3]。如果按照分布式電源與配電系統的連接形式去分類，分布式電源可分成旋轉型與逆變型兩種類型。

2 分布式電源對配網供電電壓質量的影響

分布式電源在配網供電系統中需要保證合理應用才能發揮最大實效，倘若對分布式電源的管理或者本身運轉質量較低，那么會對配網供電的電壓質量形成負面影響。鑒于此，下文便要對幾個重要方面的影響進行分析。

2.1 電壓分布

將分布式電源接入到配網供電系統當中，系統的供電模式會從過去的輻射型供電轉變成多電源發電，而正因為不同地點、不同發電形式的電源接入，所以會導致各個電源形成的電壓分布出現差異。從實際情況來看，分布式電源與電源線路末節越靠近，則會對線路電壓分布形成更明顯的影響，分布式電源越靠近配網供電系統的主路線路，則對電源線路電壓分布的影響越小。

2.2 電壓跌落

倘若供電系統中變壓器裝置發生三相電短路的現象，經過維修后技術人員可對分布式電源予以合理應用，結合計算比例將適量的分布式電源接入配電網中，如此能有效提高變壓器裝置電壓，有效控制電力系統電壓[4]。此外，要想確保變壓器電壓穩定，也可采取加大分布式電源功率的手段。分布式電源主要分為同步機與逆變器兩種類型，在處理配電網中電壓跌落的現象時，則可用到逆變器分布式電源，原因在于逆變器分布式電源相較于同步機分布式電源而言，無論是電壓功率處理速度，還是信號傳輸質量，均表現更好，所以在改善電壓跌落時應當選用逆變器分布式。而不管變壓器哪個相位發生問題，分布式電源均需要提高電壓，避免變壓器出現電壓跌落的現象，電壓輸出功率會直接影響電壓跌落的改善實效。但倘若在里利用分布式電源對變壓器電壓功率進行提高的操作中不加以限制，極易導致變壓器電壓過載，其中無故障出現的相位電壓也會隨之提高而出現超出變壓器額定電壓的情況，同樣會以導致變壓器正常運轉受阻，因此在對電壓跌落進行控制時，也要注意其上限[5]。

2.3 電壓閃變

通常來講傳統的配電網發生電壓閃變情況的主要原因為電壓不穩，不過隨著近些年分布式電源在配電網中的滲透率逐步提高，導致發生電壓閃變的原因也變得更加復雜，從這一角度去分析可歸總為如下幾點因素：其一，由于一定數量的分布式電源模塊管理權限在用戶手上，但因為用戶本身的專業能力有限，因此在自主管理過程中對分布式電源的運維操作不合理，致使電源頻繁出現異常啟停，也就導致電壓閃變的情況出現；其二，分布式電源模塊中會有大多數可再生能源如風能、太陽能等等，而這些分布式電源的接入受自然環境與天氣因素的影響非常大，所以也會導致電壓閃變的出現[6]；其三，倘若分布式電源模塊相互間的距離非常短，那么也不可避免地彼此形成影響，出現電壓閃變的情況。

2.4 諧波

分布式電源接入配電網需要借助電力設備構件中的變流裝置，而電源開關動作的頻發會導致開關、電源周圍出現諧波分量，從而對配電網形成諧波污染。結合實踐發現，如果分布式電源接入配電網的位置固定，那么配電網饋線所產生的電壓諧波畸變率則會受到分布式電源總功率的影響，其中總功率占配電網總負荷的比例越大，那么配電網同條饋線的諧波畸變率也會越大，甚至會超出配電網諧波電壓的限定值和畸變安全值[7]。因為分布式電源接入配電網時安裝的位置有所不同且每條饋線的諧波畸變率也存在差別，從具體表現來看分布式電源安裝越靠近配電網線路尾端，則饋線所有網絡節點的諧波電壓畸變率越高；而分布式電源離配電網系統母線越近，則饋線所有網絡節點的小學電壓畸變率越低。

2.5 供電電壓

配電網系統的結構類型基本為放射性，分布式電源接入配電網系統之后會對供電電壓形成影響，主要體現有：其一，由于分布式電源存在自主開合、發電波動等情況，一定會影響到用戶的供電電壓，一般來講分布式電源會發生供電失穩、不牢固等現象，特殊時期還有可能起伏波動較大，不難看出分布式電源對配電網的供電電壓形成一定威脅[8]；其二，會提升配電網系統短路容量以及增強系統電壓強度，導致區域內配網電壓出現波動，如果與配網距離相近的部分出現故障，能夠有效把控母線電壓閃變與電壓跌落的情況。

盡管分布式電源接入配電網會帶來諸多供電質量方面的問題，但在配電網運轉負荷過大時，備用的分布式電源便能快速且有計劃地響應，大大提高了配網供電的穩定性與可靠性。

3 改善分布式電源對配網供電電壓質量的相關措施

3.1 控制電壓

相較于旋轉型的分布式電源而言，逆變型分布式電源的優勢非常明顯，如果電容量相同，那么逆變型分布式電源對主供電系統的節點電壓影響并不大，盡管太陽能、風能等可再生能源會導致發電量出現起伏不穩的情況，但對于供電系統節點的電壓帶來的影響非常小。然而在此情況發生時，逆變型分布式電源無法對供電系統內部的電壓波動問題有效解決，所以為了改善配電網系統中電壓不穩的情況，技術人員應當重點推廣旋轉型分布式電源的應用，原因在于滲透率相等的情況下旋轉型分布式電源帶來的短路電流要遠遠超過逆變型分布式電源，因此如果沒有外力影響的前提下，旋轉型分布式電源能明顯改善配電網系統的電壓質量。

3.2 儲存電能

隨著能源危機的緊迫感日漸臨近，國家也提出了節能環保的戰略目標，其中可再生能源的大規模推廣應用早已排上日程。然而，各種能源的應用會導致發電量穩定性不足的情況出現。所以，為保證可再生能源應用于發電中能夠有更加穩定的供電量，則需要在配網供電系統中儲存電能，除此之外還需要重點降低配網供電系統中的短路容量，如此可避免單獨設置儲能節點進行電能儲存的做法，進而將電能儲存在DG發電單元內，實現分布式電能儲存目的，目前應用最廣泛的儲備介質為飛輪和蓄電池等。

3.3 配網故障恢復

當配電網變壓器出現故障時，分布式電源可發揮備用作用，主要分成黑啟動與費黑啟動兩種分布式電源，分布式電源的應用需要供電方與用電方達成意見統一，黑啟動與費黑啟動的分布式電源在配電網變壓器出現故障時都有提高電壓的效果。因此，配電網變壓器故障出現后，備用分布式電源帶來較大的電流功率，應當實施科學化策略助力配電網恢復供電，保障配電網供電穩定性。

4 結束語

隨著近些年分布式電源在配網供電系統中逐步滲透，分布式電源所形成的影響也更加明顯，主要體現在配網規劃、網絡損耗、電能質量、可靠性等多個方面，而電壓質量僅僅是其中一個較為關鍵的方面。由于電壓質量的好壞會對民眾的生活生產形成直接影響，如果把控不當有可能造成巨大經濟損失，所以針對于分布式電源對配網供電電壓質量的影響，應當采取控制電壓、儲存電能、恢復配網故障等方式，改善配網供電的質量。