分布式发电接入电力系统的问题分析

张 涔

（湖北荆力工程总承包有限责任公司，湖北荆州434000）

0 引言

分布式发电指的是在靠近用户现场的地方或用户现场直接配置独立的小容量发电机组，从而满足特定用户的用电需求，其可以向用户直接提供电能，也可以接入大电网，通过公共电网为用户提供电能，具有相当的灵活性和经济性。但实际应用时，分布式发电系统在接入电力系统的过程中还存在一些问题，需要对这些问题进行分析，并提出相应的解决措施。

1 分布式发电系统的优点和意义

常见的分布式发电系统结构如图1、图2所示。分布式发电系统具有良好的安全性、可靠性、环保性、灵活性和经济性。

图1 独立光伏发电系统

图2 独立风力发电系统

（1）安全性：分布式发电在接入电网后，将使大电网的运行可靠性显著提升，即便是在大电源点断电的情况下，依然可以利用分布式发电系统对重要用户持续进行供电，避免出现全网瓦解的极端情况。

（2）环保性：分布式发电系统所使用的能源，如太阳能、风力、地热等多为清洁能源，可以大大降低污染物的排放量。依靠低压输电线路即可完成电能输送，可有效避免出现电磁污染的情况，也不会破坏四周的植被。

（3）灵活性：因为分布式发电规模比较小，而且布置相对来说较为分散，在运行过程中一般不会出现灾害和事故。和传统的发电系统相比，分布式发电系统的保障性更好，分布式发电系统使用的模块设备并不是大型设备，运行效率比较高，维修也相对容易，而且分布式发电系统可以根据不同的用电对象针对性地制定相应的发电模式。

（4）经济性：相较于传统的发电系统，分布式发电系统距离负荷中心比较近，更接近用户，因此可以降低电网传输能量的损耗。发电时需要占用的空间面积和土体面积相对来说比较小，所以单位发电量投入的资金也较少，这就节约了发电成本。相较于传统的发电设施，分布式发电系统需投入的建设资金小，开发周期短，而且技术和设备的规模也比较小，运行时可以结合电网负荷的增长情况来进行扩建，从而减少资金上的投入，降低建设风险[1]。

（5）多元性：分布式发电系统的能源供应渠道和能源利用类型具有多元化的特点，发电时不依赖于单一来源，采用多样化的能源供应策略，提高了能源安全性，缓解了能源危机。

2 分布式发电系统接入对电力系统产生的影响

如今，分布式发电技术水平日益提升，加上国家节能环保政策的推广，在电力系统中对分布式发电的应用比例日益增加，这就对电力系统的运行规划、电力系统保护等造成了影响，主要包括下述几个方面：

2.1 对系统电能质量和潮流产生的影响

分布式发电接入电力系统后，配电系统单向潮流结构发生了变化，潮流方向和潮流大小没有办法进行预测。根据分布式电力系统安装位置的不同，馈线段的潮流可能变少，也可能增加，一旦馈线上输出功率负荷超过实际需求，将会导致馈线段的所有潮流和某些段的方向完全相反，潮流发生变化会使原来电压调整设备的正常调节作用丧失。此外，大量风力发电接入带来的随机性会使用电功率出现变化，分布式发电系统的开启和关闭都会导致电压出现闪变和波动，传统旋转型的DG、基于逆变器的DG以及不同的联网方式都会引起谐波畸变，在一些特殊情况下会使电力系统出现电压降低或升高等问题。

2.2 对电力系统规划产生的影响

在电力系统中接入分布式发电系统将导致电网负荷预测的不确定性变大，从而使配电系统规划无法准确地对负荷增长情况进行预测。电网的动态属性和维数有着密切的联系，由于配电网自身节点非常多，大量接入分布式发电系统会增加实现网络最优配置的难度[2]。所以，系统运行规划人员需要对影响进行准确的评估，并找出合理的优化方法，然后给出接入分布式发电的最优容量和最优位置，以保证配电系统运行的经济性和安全性。需针对供电系统的不同类型，对混合电网建立相应的模型，并对各种电源类型进行合理的协调。当前，国家能源规划、能源政策对电力系统的规划决策也产生了比较大的影响。

2.3 对系统安全性产生的影响

分布式发电接入电力系统后会对电力系统的安全性和可靠性产生比较大的影响。例如，配电系统为放射状时，会使电网结构发生变化，同时还会改变短路电流持续的时间以及短路电流的大小，使原来网络中的保护装置出现误动，并对设备之间的协调运行以及自动重合闸的动作产生影响，尤其是在原电力系统中断路器极限承载值小于短路电流时会直接导致设备损坏。当分布式发电接入电力系统并网运行时，为避免单相接地短路时非故障相电压过大，DG在并网运行时需进行接地处理。当DG和主网分离后，会继续向独立电网供电，此时会出现孤岛效应，不仅会对系统的稳定运行造成影响，还会造成谐振过电压，对用户设备造成损坏。另外，研究发现，系统受到外部干扰后，电子设备之间的转速偏差会变大，从而使振荡持续时间延长，进而对系统的暂态稳定性造成影响。

3 问题的处理措施

3.1 做好潮流计算工作

在电力系统中接入分布式发电系统后，配电网电源结构会发生变化，为了确保电力系统正常运行，需要经常更新潮流计算。而且因为分布式发电电源的控制策略、技术类型和运行方式比较多样化，所以，电网的潮流计算和传统发电系统的计算模型也不一致[3]，节点类型和传统节点也不相同，需根据实际情况制定出收敛性良好的潮流计算方法，解决计算量过大的问题。

3.2 电压控制

电网中接入分布式电源后，需从外部和自身两个方面着手控制电网电压，可以利用分布式发电系统来加强对电压的控制，并优化电压控制方法。此外，还可以利用大容量无功补偿设备进行协调，达到外部控制的目的[4]。

3.3 电能质量控制

分布式发电系统接入电力系统后，局部电网会出现电压波动、电压过大、瞬时涌流大等问题，电能质量会受到一定程度的影响。为解决上述问题，可对分布式电源的电压质量及其对大电网的影响进行评估[5]，并利用储能措施来解决电能质量波动的问题。

3.4 稳定性控制

由于分布式电源并网容量增加，大电网的电压、功角、稳定性以及频率都会受到比较大的影响。针对这些问题，需要对含有分布式发电系统的大电网进行建模，并对其运行稳定性进行分析，然后针对电网的实际情况合理地选择控制系统和电子换流器。

4 结语

综上所述，分布式发电作为一种新型发电技术，其优势日益凸显，应用前景广阔。当前，生活供电主要来自于传统的发电系统，但随着分布式发电技术的不断进步，分布式发电必将造福于民，实现为人们持续提供清洁的电力能源的目标。

[1]段嗣昊.含分布式发电的配电网无功优化[D].济南：山东大学，2015.

[2]崔艳龙.含分布式发电的配电网规划研究[D].成都：西南交通大学，2013.

[3]刘磊.分布式发电接入系统的双目标优化[D].长沙：湖南大学，2009.

[4]王晶.计及分布式发电的配电网规划研究[D].济南：山东大学，2008.

[5]陈琳.分布式发电接入电力系统若干问题的研究[D].杭州：浙江大学，2007.