分布式发电接入及其对电网影响分析

王 军

（国网河南省电力公司三门峡供电公司，河南 三门峡472000）

分布式发电是一种经济又环保的发电技术，在全球范围内得到了广泛应用，但是由于分布式电源的容量受限，其接入在很多方面受到限制，一般会采取就近接入电网的方式。分布式电源接入电网之后，电网的电流强弱、分布及流向会随之发生变化，影响了电网电压的质量、调节控制和供电能力，所以分布式发电接入在电网建设过程中面临着新的机遇和挑战，要尽量消除其对电网的消极影响。

1 分布式发电接入概述

1．1 分布式发电的概念及其分类

分布式发电（Distributed Generation，DG）是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施。分布式发电的主要目标从原来的远程电力输送变为通过在用户所在地最大限度地利用新能源进行发电并提高能量源利用率。2013年我国发改委发布的《分布式发电管理暂行办法》中对分布式发电的概念作出了新的定义，指安装在用户所在地或附近，以用户端自发自用的运行方式为主，也可以利用多余电量上网，并且其发电设施或综合梯级以电网系统的平衡调节为主要特征［1］。

总之，对分布式发电的概念可以简单理解为：对分散的资源进行充分利用，并将其在用户或其附近进行布置，且装机规模较小的发电系统，通常将其接入到电压等级小于35 kV的电网中。

分布式发电技术的种类有很多，按照所需能源和使用的并网技术、发电的规模等方面进行划分，包括天然气多联供、垃圾发电、工业余热余压、燃料电池发电、潮汐发电、光伏及发热发电（即太阳能发电）、小水电以及风力发电等发电技术。目前应用最为广泛的是建在建筑物屋顶的分布式光伏发电系统，通过与电网的结合，为附近的用户提供所需电能［2］。

1．2 分布式发电的优点

分布式发电接入与电网的结合，对用户供电的可靠性得到了保障。很多用户对供电的可靠性有着很高的要求，而分布式发电可以作为一种提高可靠性供电的备用机组，停电情况下造成的损失会减少，电网发生意外或事故的情况下也能够继续保持供电，可见分布式发电与电网相结合的供电方式能够使用户供电的可靠性得到提高［3］。

电网系统中的潮流决定了电网耗损的程度，系统潮流的分布状态受到分布式电源的直接影响，电网耗损程度也会随之受到影响。分布式电源的特点包括：电源容量有限、分布范围广、并网电压等级低，且大多能够就地消纳等。因此，可以从网络的负荷量需求以及拓扑结构来分析，通过对分布式电源容量的合理设计以及对电源布局的优化，不仅能够有效缓解配电网功率的输送压力，还能够大大降低电力输送线路的耗损［4］。

我国众多边远地区，特别是山区和农牧区，亟需形成集中化和规模化的供电网，但这需要大量的投资金额，通过分布式发电接入技术恰好能够弥补这种缺陷。由于边远地区的巨大水电开发潜能，在解决电力供应的重要环节中加强水电发展是重要内容，同时也是改善人民生活条件、提高人民收入水平的重要途径，可见通过分布式发电接入的供电方式，能够有效解决我国边远地区人民用电难的问题。

1．3 分布式发电接入技术的现状

分布式电源是集中发电的一种补充，主要在用户所在地的附近配置，不仅降低了配电网功率的输送压力，也缓解了用户承担高额费用的压力，并提高了用电的可靠性［5］。

目前，分布式发电在电网中的接入和配置改变了传统电网的结构，从原先的辐射状结构向多电源的结构转换，电网自身的电压分布也发生了变化，同时也改变了电网中潮流的方向和大小，上级电网也会通过下级电网进行供电，以各个供电网点为中心的电流水平也得到了提高。分布式发电自身有发生故障的概率和不稳定性，加之其并网技术和控制需要更多电子器件的支持，但由于电子器件频繁开通和关闭会产生谐波分量，电网的电流保护系统会因短路电流的变化而受到影响，进而对电网的整体管理产生不利影响。

2 分布式发电接入对电网可靠性的影响

分布式电源在电网线路发生故障时可随时为停电的用户提供电力，尤其是十分重要的负荷，这样就减少了平均断电时间。分布式电源在并网的条件下会出现很多新的影响因素，所以需要对电网可靠性随时进行预测和评估。例如，供电可靠性受到分布式电源的影响和孤岛运行的联系是十分密切的。在连接的主电网解列之后，分布式电源开关跳闸，分布式电源依然能够继续为部分负荷供应电量，这种状态就是孤岛运行模式，而电网检修工作人员自身的安全性在这样的条件下会受到威胁，所以要尽量避免这种情况的出现。此外，分布式电源易受外部环境的影响，其中气候因素最为普遍，尤其是太阳能和风力发电，不稳定的出力水平同样会影响到电网可靠性的提升［6］。

3 分布式发电接入对电网电压调节的影响

分布式发电接入电网后，有功功率和无功功率的注入程度会改变电网原来的潮流方向，以传统的控制策略进行抑制的话会有一定难度，电网中各节点的电流电压水平会因调压能力的降低而超标，分布式发电接入电网之后，为了实现对电压的影响，要通过对电网阻抗上有功潮流和无功潮流的改变来完成。

例如将分布式电源接在出线端L1的末端，那么就会减少主变压器的负荷量，电压无功自动控制将会调整二次电压的方向，同时减少并网点和母线之间的压降。当出力超出了L1的负荷时，压降变为0，如果继续增加出力的同时向出线L2的部分负荷提供电力的话，那么并网点的电压将会大幅增加，可能会导致分布式电源周围的电压水平过高。同理，如果分布式电源停止运行，电压会随之下降，电压无功自动控制的相应速度也会变慢，那么主变压器的供电范围势必会出现电压过低的现象。

通过计算机仿真计算，馈线电压的分布会因电网附近的分布式电源而得到改善，可是位置的选择要得当，否则分布式电源电压变化会使一些节点中电压过高，如果强制停止运作，节点会因电压过低而产生电能质量的问题。

4 分布式发电接入对电网电能质量的影响

4．1 谐波

分布式电源与电网的结合主要通过逆变器。将分布式电源接入到大型电网之后，其中很多重要母线的谐波都会发生变化，谐波的电压水平会随之提高，所以为了有效抑制谐波电压，可以安装一种特殊的滤波器在谐波水平较高的母线上；在光伏发电系统的电网中可使用多功能逆变器对谐波电压进行有效控制，即把有源滤波器的功能加入到光伏发电系统的逆变器中［8］。

4．2 电压闪变

电压闪变是因不稳定的灯光照明度而造成的视感。在传统电网中的产生电压闪变原因主要是由于负荷的瞬间变化，而分布式电源的接入和启动使电网中输出功率在短时间内发生变化，电网系统中控制电压的反馈设备与分布式单元的相互作用可能随时都会引起电压闪变。

4．3 电压的偏差

分布式发电接入会对电网电压产生很大影响，对电压的调整产生阻碍，电网馈线上的电压幅值会随着负荷潮流的变化而变化，电压的调整和维护工作变得困难，往往会有电压超标的可能。而频繁的分布式发电启动和关闭会造成电网电压的大幅度波动［9］。

5 分布式发电接入对电网调度管理的影响

分布式发电与电网相结合的供电运行方式改变了传统电网系统中潮流单向性的特点。从发电方式上看，传统电网与分布式电源的并联有多种方式选择，且原有系统的网络拓扑随着大量电子设备的引入而发生改变，进而电压潮流的分布态势也随之受到影响，使电网的稳定性降低，加之电压和频率受到外界的干扰而变得不同步，这样整个电网系统都会受到连累。

由于目前分布式电源发电和储能系统的容量有限，需要电网向负荷提供电量，当负荷高于发电容量时，并入系统的电网才能够顺利运行，负荷受到二者的同时供电；当负荷低于发电容量时，分布式发电才能够把剩余的电量提供给电网。在对配电系统进行调节和控制时，由于原有的电网呈放射状，对信息的采集和能源调度的工作就比较容易，分布式电源的接入使其过程变得复杂，所以需要对电网系统进行更新，同时增加更多的信息［10］。

6 结 论

本文从分布式发电接入的概念、分类及优点着眼，针对其对电网稳定运行、电压调节以及电能质量等方面的影响进行了分析和探讨，并对其产生的负面影响提出了相应的措施。分布式发电与电网的结合有利于电网耗损的降低和供电量的增加，用户供电的可靠性得到提高，同时很多地区用电难的问题也能够得到一定缓解。所以做好分布式发电与电网之间的协调工作，对电力供应技术的发展也有重要意义。

［1］ 谢知寒．杭州地区分布式光伏电源接入方式及其保护与控制研究［D］．保定：华北电力大学，2013．

［2］ 夏丹丹．含分布式电源的电力系统协调经济调度［D］．成都：西华大学，2013．

［3］ 王瑞琪．分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究［D］．济南：山东大学，2013．

［4］ 刘壮志．含微电网的智能配电网规划理论及其应用研究［D］．保定：华北电力大学，2013．

［5］ 郭 铭，艾 芊．分布式发电接入对配电网继电保护的影响分析［J］．供用电，2010，12（01）：1－3．

［6］ 王玉龙．基于改进文化算法的含分布式发电配电网规划［D］．保定：华北电力大学，2012．

［7］ 周 颖．光伏并网发电站对配网的影响分析及正负效应综合评估［D］．重庆：重庆大学，2012．

［8］ 徐 群．分布式电源并网对电能质量的影响分析与评估［D］．保定：华北电力大学，2012．

［9］ 彭 科，柳 澹．分布式发电及其对配电网的影响分析与处理［J］．中国高新技术企业，2011，11（30）：151－152．

［10］王鹿军．分布式发电中三相三电平并网逆变器的若干关键技术研究［D］．杭州：浙江大学，2013．