分布式電源接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行影響

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摘要：在電力系統(tǒng)引進分布式電源之后，可以對繼電系統(tǒng)以及電壓分布等方面產生影響。對此，本文簡單介紹分布式電源類型，并分析了電力系統(tǒng)運行中分布式電源產生的影響，希望能夠為相關人員提供參考，保證電力系統(tǒng)可靠運行。

關鍵詞：分布式電源；電力系統(tǒng)；穩(wěn)定運行；影響分析

1分布式電源分類

1.1風力發(fā)電

當前，風力發(fā)電在我國已經得到廣泛應用，并且我國相關技術快速發(fā)展推動下，該發(fā)電方法得到快速發(fā)展。其發(fā)電原理就是借助風能促使風機葉片發(fā)生旋轉，借助變速箱促使轉速發(fā)生轉變，進而和發(fā)電機互相匹配，實現(xiàn)風力發(fā)電目標。此過程是對風動能進行機械能轉變，之后對機械能進行電能轉變。

1.2太陽能光伏發(fā)電

太陽能發(fā)電主要借助太陽能電池板促使太陽能實現(xiàn)電能轉化。太陽能電池板主要借助半導體元件電子學特性，促使光能轉化為電能。太陽能電源產生的能量可以保證用戶生活與照明用電得到滿足，當前，西方發(fā)達國家已經將該方式對區(qū)域電網進行并網處理[2]。

2分布式電源對于電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響分析

2.1電壓分布受到的影響

在配電網采用分布式電源之后，電力系統(tǒng)結構會出現(xiàn)變化，所以潮流大小與方向也會出現(xiàn)變化，最終導致電力系統(tǒng)電壓分布出現(xiàn)變化，而此種變化會對電力系統(tǒng)工作的安全性與穩(wěn)定性產生較大影響。其中分布式電源接入位置是影響電壓分布的主要因素，若是接入點與母線間距較大，會明顯影響電壓分布。若是分布數(shù)量節(jié)點較多，則會有效支持電壓[3]。在節(jié)點潮流和分布式電源的輸出潮流出現(xiàn)疊加現(xiàn)象之后，會導致節(jié)點電壓增加，無法保證穩(wěn)定狀態(tài)，見圖1。通過圖1能夠發(fā)現(xiàn)，若是接入位置較為固定，則隨著電源總力增加，電壓支撐作用也隨之增加，可以提高電壓整體水平。比如，G發(fā)電廠在接入220KV隴海變之后，其母線電壓是228.02kv,并且1#主變負荷在達到28.28MW情況下，基于特定變比條件，11OKV的I母線電壓是107.1502kv。其輸出有功為6.7Mvar、有功為26.7MW，在其他電網參數(shù)不變條件下，11OKV的I母線電壓是108.3512kv，有效提升了I母線電壓。

2.2電能質量受到的影響

將分布式電網接入電力系統(tǒng)之后，配電網潮流方向出現(xiàn)變化，負荷功率與電源出現(xiàn)變化之后，網絡潮流出現(xiàn)變化，若是電源輸出功率比用戶需求大時，會改變潮流方向，而潮流方向與大小對網絡節(jié)點電壓會產生較大影響。同時，反饋電壓控制裝置和電源之間會互相影響，最終出現(xiàn)電壓善變問題。供電部門應該對電壓管理進行強化，借助對電能量管理系統(tǒng)進行檢測，對AVC控制策略進行合理調整。在實際應用中，若是電源接入方式存在差異，則電壓波動也會產生相應差異。例如，若是單相接地出現(xiàn)故障，因為故障相電壓增加，能夠避免出現(xiàn)電壓跌落問題。但是非故障相的電壓會高于額定電壓最終出現(xiàn)故障。出現(xiàn)三相短路問題之后，分布式電源可以對跌落電壓形成填補作用，有效提高電力系統(tǒng)工作運行性。若是分布式電源的能源類型存在差異，則也會影響電網電壓。比如，在某220KV變電站中，1#變壓器與2#變壓器均出現(xiàn)重載，兩者容量分別為150MVA與150MVA，在變電站接入110kv白馬804線路之后，風電場在發(fā)電過程中發(fā)生力不定問題，接入電網之后使得電壓不穩(wěn)定。

2.3諧波污染

因為風力與太陽能等發(fā)電形式主要以直流電為主，需要借助逆變器才可以與交流配電網結合，因為逆變器啟停操作頻繁，在開啟或是關閉的瞬時能夠形成諧波分量，若是逆變器觸發(fā)脈沖與參數(shù)出現(xiàn)變化還會形成直流電，導致電壓波形出現(xiàn)畸變現(xiàn)象。諧波污染會導致電壓變形出現(xiàn)電容組共振以及電壓變形超出要求范圍等問題。相關研究顯示，隨著分布式電源和母線間距縮短，其諧波分量會減少，總處理決定了諧波畸變率，在節(jié)點負荷增加過程中，畸變量也會隨之增加。所以，需要對其接入位置進行合理規(guī)劃[4]。

2.4繼電保護器受到的影響

現(xiàn)階段，我國中壓配電網與低壓配電網等主要采用單電源形式，建立輻射型配電網絡。此種結構的潮流方向明確、運行簡單，同時故障基本上為瞬時故障。然而在采用分布式電源之后，會導致原配電網結構更加復雜，建立多元網。在此種電源數(shù)量增加過程中或是容量較大，則原系統(tǒng)的保護效果會受到影響，無法短時間判斷以及維修故障問題，對系統(tǒng)安全性產生嚴重影響。為了保證系統(tǒng)運行可靠性與安全性，S電力公司的繼電保護人員應該注意以下幾點：①北郊變應該增加10kv間隔，安裝110kv故障錄波器。②更換35kv北苑變與110kv黃橋變交直流屏等。

2.5電力系統(tǒng)線路損耗受到的影響

新能源發(fā)電在經濟效益較為突出，而由于新能源發(fā)電裝機的容量較小，主要由于區(qū)域內用電，可以促使電源點不足造成的供電不足問題得到有效解決，同時用于區(qū)域內電力系統(tǒng)，能夠有效降低線路損耗，促使新能源利用率得到有效提升。比如，以S電網公司的L變電站，其主變?yōu)?臺，容量是40MW，沒有接入DG前，無法有效滿足當?shù)赜秒娦枨螅?，?019年8月16日，因為夏季氣溫較高，用電高峰期L變站出現(xiàn)了主變過載與滿載等問題，基于此種情況，主要借助輪休用電企業(yè)的方式緩解供電壓力。在變站接入20MW容量DG之后，促使其高峰期主變過載問題得到進一步緩解，選擇煤矸石機組，在35Kv母線上接入。因為DG對無功有功潮流產生一定影響，所以也會影響電網網損，通過線損理論計算軟件，以B電廠、G電廠、J電廠、Q電廠接入DG與停運DG對于S地區(qū)電力系統(tǒng)和線損影響展開分析。實測內容與范圍為：S地區(qū)35kv、110kv與220kv變電站中主變三側110kv與220kv進出線開關、總開關各個正點無功功率、電流、有功功率等。在實測當?shù)?:00與次日0:00各測依次10kv、35kv、110kv、220kv開關與總開關的無功電度表與有功電度表，對日有功電量與無功電量進行計算。S地區(qū)周邊35變站數(shù)量為1個，110kv變電站數(shù)量為6個，對其10kv出線開關每小時正點電流和無功電量與有功電量進行抄錄[5]。通過SCADA系統(tǒng)對主網無功功率、有功功率、電壓與電流等實時數(shù)據(jù)進行采集。采用潮流計算軟件開展計算工作，通過容量法進行10kv線損計算等。見下表。通過上表能夠發(fā)現(xiàn)，B電廠、G電廠、J電廠、Q電廠接入DG前線損率為97%，而接入DG之后線損率為96%，所以通過接入DG能夠有效減少電力系統(tǒng)線損率，進而有效保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]陳東海,喬月輝,李智,張興,杜士平.分布式電源接入對配電網設備利用率的影響研究[J].科技經濟導刊,2020,28(28):58-59.

[2]孫充勃,李敬如,羅鳳章,原凱,宋毅,張?zhí)煊?考慮分布式電源接入的配電系統(tǒng)典型算例設計[J].電力建設,2020,41(10):47-62.

[3]郭清元,莫超,吳杰康,吳帆,唐惠玲,陳靈敏.分布式電源接入的配電系統(tǒng)多類型無功源出力優(yōu)化方法[J].電力工程技術,2020,39(05):211-219.

[4]張煬,程韌俐,馬偉哲,祝宇翔,史軍,任學哲.基于CVaR的含分布式電源配電網電壓偏移風險評估方法研究[J].微型電腦應用,2020,36(02):23-26.

[5]桂前進,江千軍,徐瑞翔,陳超,郭強,吳冬陽.關于電力系統(tǒng)分布式電源接入電網承載力估算研究[J].通訊世界,2020,27(05):172-173.

作者：馬誠 單位：西安工程大學