浅析分布式电源对配电网的影响

齐延杰

摘 要：分布式电源快速发展，对传统电力网络造成很大影响。为了分布式电源的接入可以使电网更加可靠，因此需要明确地认识分布式电源对配电网产生的各种影响。文章主要介绍了分布式电源的概念，以及其对配电网运行、电压、网损和继电保护装置的影响。

关键词：分布式电源；配电网；电能质量；网损

引言

现今能源问题备受各个国家的关注，可持续发展深入人心，各个国家都在提倡积极发展新能源技术，以解决可能面临的能源危机和环境问题。分布式电源也由于这个因素变成电力系统新的研究方向。电力行业的竞争越为激烈，集中式发电、远距离输电和大电网互联是现在电力系统的主要构成方式。分布式电源与传统供电方式相结合不仅可以减少投资，减少能耗，还能提升系统可靠性和安全性能，而且，分布式电源可以在电网崩溃或者发生较大故障时，继续维持重要用户的供电，如一级负荷。

1 分布式电源概述

分布式电源指的是可以在现有的配电网中经济安全地运行，根据特殊终端的需要，所设计并安装在特殊终端附近的小型发电机（组）。大部分分布式电源的容量较小，独立于电力系统。分布式电源的燃料较常见的为天然气等生物质能和轻油等化石能源，输送通道不经过电网，通过管网或者电缆系统供给给特殊地域并且部分分布式电源可用冷电热三种方式进行商供。分布式电源提高了供电可靠性，而且是一种于环境有利的利用方式，能够节约资源，是一种重要的发电方式。和电网比较，分布式电源有其特有的优点，不仅可以增加经济收益，减少土地利用，而且有利于环境保护，并且分布式电源可以用于备用或者独立的供电方式。

现在大概有以下几类分布式电源：火力发电机如微型燃气轮机、风力发电机、光伏发电、部分电化学装置如燃料电池。研究分布式电源如何并网是研究其对配电网影响的基础。以上分布式电源当中，热力发电机、光伏发电、电化学装置及一些风机是利用电力电子装置进行并网，而风力发电是直接并网。

2 分布式电源对配电网运行的影响

2.1 对电能质量的影响

对电能质量的影响具有两重性。其中的优势在于：分布式电源可以迅速地供电。分布式电源使用分散式供电，能够有效提升供电可靠性；如果相联的负载比较大的时候，分布式电源可以在较短时间内通过自动控制装置进行投切，进而提升电网的稳定性。

其中的缺点在于：分布式电源的投切都可能引起输出功率的波动，其与配电网负荷运行不一致，也可能导致电压闪变；数量较多的电力电子装置随着分布式电源的并网，会引进大量谐波，导致电网的电压电流发生畸变。

2.2 对电网未来营运方式的影响

大量的分布式电源并网连接到系统之中，集中式发电相对减少，电网结构发生较大改变，电网的控制方式也需做出相应调整，这种变化需要电网在各个方面进行改变。可以想象以后将有很多的电能来源于低压配电网，优化电网结构和控制方式极为重要，比如电网结构能够自适应电网电流的正向和反向流动。

数量较多的分布式电源接入到系统中，负荷侧用户能够参与电能的运营，传统的运营方式不再适用。所以不仅需要面对电力市场自由化的问题，还要面对可再生能源如光伏发电有国家相关政策的扶持导致配电网在保证供电可靠性上的压力。最近部分专家学者提出微网等相关概念，可以结合光伏发电管理，将具有随机有功出力的光伏电源、稳定出力的电源以及储能设备相结合，组合看成一个整体接入电网。

3 分布式电源对配电网电压的影响

传统集中式供发电的配电网通常呈放射状，电网在稳态下，电压在馈线潮流方向逐渐减小。分布式电源并网到系统后，输电线输送功率降低，提高了各节点的电压，造成部分节点电压出现偏移或者超标，电压偏移多少与分布式电源的接入位置和容量有关。一般情况，可以设置配电网当中的有载调压变压器等调压装置，控制节点电压在规定范围当中。设置合适的发电运行方式对于配网的电压调整具有重要的影响。天气较好，具有充足阳光时，光伏发电出力比较多，如果输电线轻载，节点电压将会被显著抬高；如果光伏电源位于配网馈电末端，接入点电压有可能超过上限，此时需要设置合适的运行方式，例如规定光伏电源参与调压，提供无功出力；在晚上负荷较大的时候，光伏电源一般不发电，但是仍吸收线路中多余的无功，提升线路的电压质量。

下面以光伏电源为例，分析了其对电压所产生的影响，还有可能引起电压波动和电压闪变。传统的配电网之中，电压质量的改变多是因为系统P、Q的变化造成的。因为光伏电源随着太阳辐照度的变化而變化，可能引起局部配电网的电压波动和电压闪变，如果同时负荷也发生变化，会导致更大的电压波动和电压闪变，并且分布式电源很难和当地负荷很难配合得很好很容易增大电压波动。现在实际并网的光伏都没有造成明显的波动和闪变，不过并网光伏电源所占比例增加的时候，需要合适的规划光伏电源的位置和容量。

4 分布式电源对网损的影响

配电网络的潮流方向，会跟随负荷周边分布式电源的并网而发生变化。根据负荷大小和分布式电源发电多少的关系，可能出现多种情况。

（1）电网中各节点的荷载超过对应节点的分布式电源输出功率时，分布式电源可以减少配电网的消耗。（2）电网中至少有一个节点的分布式电源输出功率超过该节点荷载，不过电网其他节点的输出功率低于电网的总荷载，分布式电源的并网可能导致配网的部分线路损耗增加，但是可以降低整个电网的损耗。（3）系统中至少有一个节点的输出功率超过相应节点的荷载，且整个电网的输出功率超过电网中的总荷载。如果分布式电源的总输出功率低于总荷载的两倍，则电网的损耗可能比没有分布式电源还要多。

5 分布式电源对配电网继电保护的影响

传统配网的潮流方向都是单向的，而且故障多为瞬时性故障，因此传统的保护设计原则是“仅断开故障支路，对瞬时故障进行重合闸”，一般会在变电站安装反向过流保护，主馈线安装自动重合闸。分布式电源并网接入配电网之后，形成多源系统，这样就需要继保装置具有方向性，添加方向性元件，经济上又有较大的浪费。需要研究现有系统对分布式电源容量的容纳量，不会影响到保护装置的协调而且不会引起保护装置的勿动。

如果在传统辐射式配电网中增加分布式电源，配电网的继电保护会受到一定的影响，其中主要有以下几个方面：

（1）分布式电源接入配电网，会对继电保护设计安装产生重要影响，受影响的程度主要取决于分布式电源的类型、位置、容量的大小。（2）分布式电源容量的变大，导致线路的助增电流增加，继电保护的范围很可能增长到下一级线路，导致保护丧失选择性。（3）分布式电源位于保护上端，对电流起到助增作用，增加保护范围；分布式电源位于保护下端，对线路起到分流作用，减少保护范围。（4）分布式电源接入以后，增加装设方向元件来实现保护的正确动作。

6 结束语

分布式电源作为新兴供电方式，发展速度会加快，对应配电网的设计、运行和控制都需要做出相应的改变和优化，其中，光伏电源是分布式电源中发展最快的一种供电方式。所以，需要深入探析分布式电源对于配电网的影响，探究新的技术，使分布式电源的并网对配电网起到积极的作用。

参考文献

[1]寇凤海.分布式光伏电源对配电网网损的影响[J].电网与清洁能源，2011.

[2]胡成志.分布式电源对配电网继电保护影响的分析[J].重庆大学学报，2006.