分布式新能源发电对配电网电压影响研究

朱天华

【摘 要】随着国家经济的快速发展，工业化以及城市化发展的需求，导致人类对能源的需求量越来越大，对能源的质量也提出了新要求。人们更关注新能源和电能质量的安全可靠以及清洁性。作为现代社会的重要能源基础工程，电网在发生事故时，会不可避免地产生严重损失，对人类生产生活的影响巨大，造成较大的经济损失。新能源发电技术以及分布式发电作为是能源部门能源生产的两种主要形式，两者的优势和劣势以及对能源系统的影响都是不同的。

【关键词】分布式;新能源发电;配电网电压影响

引言

为了满足我国对能源和环保的双向需求，驱动社会的良性发展，保证电力供给的安全可靠，能源结构的转型升级。区别于传统的发电模式，指以满足特定用户需要并可以与现有电网系统进行匹配联动运行的一种供能系统。

1分布式发电模式的基本概念及优势

分散发电模式，是指由多个单一模块组成的小型独立发电设施，例如通常包括发电单元，存储单元和控制单元等。分布式发电系统通过为特定用户执行发电操作来满足特定用户的需求。相较于传统的集中化发电模式，分布式电源的概念更加灵活，有助于区域电力的自我控制和分配调整，节省特殊用电区域的电力和传输成本，同时满足该地区的电力需求，保证了用电的安全可靠。进一步划分该发电模式，可以根据所使用的能源，将其划分为根据化石能源，可再生能源和混合能源等三种发电类型。其中，使用新能源的分散式发电系统对中国的能源发展等方面具有重要意义，满足国家对能源的清洁要求。近年来我国对能源研究坚持丰富而清洁的能源需求分布式发电满足这一要求。

2分布式发电对电力系统的作用及影响

由于分布式发电需要调配各个独立发电站点对整体配电网络的供应，因此容易导致供电网络的运行不稳定，即并且配电网络的稳态电压在连接配电网络后可能会波动，导致原有的配电规划需要做出调整。变动常常会对电力系统造成较大的影响，因此需要提前预判这些影响，以较好的应对。分散式发电对发电网络的影响主要表现在以下两方面，其一，分布式配电接入总配电网络造成的影响，主要从其电量大小，接入总网的位置来考虑。其二，相同的穿透率会进一步集中，对电压的辅助效果没有应用分布式配电带来的效果好。

2.1对电能质量的影响

现有的分布式发电技术，是在电力电子技术的指导下产生并发展的。在许多电力电子转换器的压力下非线性负载显着增加，容易造成总电网的电流电压参数异常波动，严重影响电网的正常供应。对电力质量的影响体现在电压颤动以及是谐波污染两方面。

2.2对继电保护转置的影响

分布式配电站点在农村地区采取放射型分布，能够方便地操纵配电结构，并且还可以起到电流保护作用。由于放射行分布结构允许电流在电网连接到分布式电源之后流到各种负载，实现了对总电网固有的继电保护机制的加强有利于电网的性能稳定。

2.3分布式发电对系统电压的影响

在分散式发电模式中，每个站点的电源最终都要连接到总的电力分配网络，并且接入到分配系统后，系统的电源结构也会变为多电源结构，而不再是放射型电源分布，其对应的电流流动的大小和方向也会相应变化，影响总电网的稳定运行。之后，电网的稳定电压发生变化并且将分布式电网连接后，原有的电压调节方案将不再适用变化后的电网电压调整的要求。为防止电网变化对消费者的用电影响，管理部门此时有必要重新评估电网接入对电网电压的影响，做出合理的调整，恢复电网的供电稳态。定量分析这种效应，常常通过计算潮流的方法。然而，传统的潮流计算缺乏对分布式发电领域的研究。因此，需要建立了一个具有灵敏度补偿的新电源模型，它模拟了一些典型的分布式电源，例如，目前常用的异步发电机和同步电动机以及燃料电池的工作状况，实现可以应用于多分布系统的计算方法。根据实际案例分析，对分布式电力总网电压会受到分布式电源接入的影响，其影响程度与分布式电源的接入部位，以及电源的实际容量直接相关。

3新能源发电模式对配电网电压影响

其一，当将大规模的新能源发电基地连接到总电网前，需要新能源的电力确保支持电力系统安全运行，并具有良好的控制性能。然而现阶段我国的新能源发展现状是，新能源的发展起步较晚，发展不全面，电力入网应对能力不足，容易导致电网失控，对电网的正常运行是不利的。其二，系统的稳定性可能会受较大影响。新能源发电模式可以细分为多种发电原理，需要的发电能源是不同的，例如潮汐能、风能等，其发电站点分布存在巨大的区域差异，受自然环境的影响较为敏感，因此使用新能源发电不是有效保障电网稳定性的良好选择。例如，当太阳能用于发电时，受气候因素有效较大，雨雪天气发电效率会显着下降，无法满足用户的需要。而适用风能发电同样如此，极端恶略天气还会造成发电设备的损坏。还有用水能，地热能发电的方式，受区域差异的影响严重，如沿海地区水能丰富，但我国内陆地区就不适用水力发电。地热能发电更是只适用于特殊地理区域。且这些能源都是自然能源，受环境因素影响，发电状态不稳定也会影响电网中的电压，实用性不强。

4分布式新能源兼具经济效益和生态效益

分布式能源追求终端能源利用效率的最大化，采用需求应对式设计和模块化组合配置，可以满足用户多种能源需求，能够对资源配置进行供需优化整合。分布式能源依赖于先进的信息技术，采用智能化、网络化控制和远程遥控技术，可实现过程现场的无人值守。同时，它也依靠于能源服务公司系统化的社会化能源技术服务体系，实现投资、建设、运行和管理的专业化运作，以保障各能源系统的安全可靠运行。分布式能源有助于降低社会经济运行总体成本。分布式能源直接连接用户，配网过网费核算成本很低，分布式能源的销售价格会比较接近发电成本，能大幅降低实体经济用电负担，使中小企业有更多资金投入技术研发和升级。分布式能源让能源生产靠近需求侧，将电力线损和热（冷）力管损等降到最低，以“温度对口，梯级利用”为原则，按照不同热力温度对能源进行不同程度的利用，可大幅提升能效。无论分布式天然气还是分布式光伏、分散式风电，都属于清洁高效能源，能显著降低废气、废水和固体废弃物的排放。相比集中式，分布式發展利用田间地头和港口河道的碎片空地，土地利用效率更高，对环境更友好。

结语

分布式能源在发达国家已经具有数十年的历史，在我国也已经具有20多年的历史。从早期新能源的简单利用，到提出系统的部署能源微网络，世界各国正在积极寻求能源结构最优化的形式。我国也在近年来加快了分布式能源的发展步伐，通过出台一系列国家及地方政策，扶持相关产业的发展。

参考文献：

[1]张建华，曾博，张玉莹，等.主动配电网规划关键问题与研究展望[J].电工技术学报，2018，29（2）：13-23.

[2]武志锴.含分布式发电的配电网优化规划研究[D].天津：天津大学，2018.

[3]沈鑫，曹敏.分布式电源并网对于配电网的影响研究[J].电工技术学报，2018，30（S1）：346-351.

[4]肖浩，裴玮，邓卫，等.DG对配电网电压的影响分析及其优化控制策略[J].电工技术学报，2018，31（S1）：203-213.

[5]陈争光，詹荣荣，李岩军，等.分布式电源系统继电保护装置检测技术的研究[J].电网技术，2018，39（4）：1115-1120.

[6]郑诗昱，纪建伟，王嵩，等.分布式电源并网对配电网网损的影响分析[J].中国农机化学报，2018，37（2）：223-226.

（作者单位：国家电投集团江苏海上风力发电有限公司）