高渗透率下分布式发电对大电网稳定性的所产生的影响

陈明 梁磊 王菊隆

摘 要 进入二十一世纪后，我国更加重视对清洁能源的开发和利用，风能发电、光伏发电、垃圾发电、潮汐发电等分布式发电模式得到了快速的发展。由于以上发电模式的发电量相对较小，并且发电量具有不稳定的特性，因此，当这些分布式电源接入电网后会对大电网的稳定性产生一定的影响。本文主要分析了高渗透下分布式发电接入电网后对大电网的影响。

【关键词】高渗透率 分布式发电 大电网稳定性

1 分布式电源概述

为了使分布式发电系统产生的电能得到更好的利用，通过建立微电网对电能进行协调分配，可以达到对用户用电进行削峰填谷的作用。分布式发电系统大都是采用自然能源进行发电，发电量的多少和环境因素有很大的关系，比如：风力发电系统主要看所在地的风力能源的多少，不同季节不同时间的风量不同，通过风力推动发电机产生的电能自然也不同，因此，通过微电网的建立可以对系统所产生电量进行有效的集合，然后进行合理的分配。下面主要介绍了几种不同的清洁能源发电系统。

1.1 光伏发电系统

光伏发电是一种新型的绿色发电模式，通过对太阳能的转化达到发电的目的。光伏发电系统主要的元器件是光伏太阳能电板、逆变器和控制器，通过这三部分的相互配合对太阳能进行转化，然后将产生的电能存储在电池中。光伏电站的发电量主要是看电站所在地的太阳光能，所以，光伏电站只有在白天才可以进行发电工作，并且整体光伏电站的整个发电过程呈不稳定性，不能像火力发电一样有稳定的电能产出。光伏电池片大都是通过串联或并联连接，所以光伏阵列中的P-U特性曲线呈抛物线状，通过对光伏发电系统中的逆变器调节可以对系统中的功率最大进行跟踪控制。

1.2 风力发电系统

风力发电系统中主要是通过风能带动扇叶的转动来进行发电，发电量的多少主要有当地风能资源的丰富度来进行控制。整个风力发电系统主要有以下几部分构成：

（1）扇叶；

（2）发电机；

（3）整流器；

（4）逆变器。

风力发电主要是运用了空气动力学的基本原理，风力发电的效果与风速和空气密度有很大的联系。依靠风能对扇叶进行推动旋转，带动风机内部的发电机运转，达到发电的目的。由于风力发电在不同时刻所产生的电能有很大的区别，所以，风力发电系统的输出功率也存在一个最高点，通过对风力输出功率曲线的研究可以更好的掌握其并网后对大电网稳定性的影响。

2 高渗透下分布式发电对大电网稳定性的影响

2.1 微电源与大电网互联简述

目前，虽然分布式发电得到了大力的推广，但是在实际的电力并网过程中存在着很大的问题。分布式电力系统由于发电量的不稳性，其功率的变化会对整个电网的运行稳定性造成波动，特别是越来越多的孤島运行微电源接入电网后，对大电网引起的波动更大。由于我国分布式微源的起步相对较晚，对分布式微源接入电网后稳定运行的经验不足，所以，我国对于不同渗透率下的微源入网仍处于研究探索阶段，表1是对微电网与大电网互联的系统参数描述。

2.2 静态电压稳定性

对于分布式发电对电网稳定性的研究应通过对微源入网的建模开始着手，根据理论上的不断进步来促进实践中的成功。随着我国对清洁能源开发力度的加大，越来越多的分布式发电系统应运而生，大量的分布式电力系统可以产生大量的电力能源，分布式发电系统对于多余的电能必须进行接入电网处理，由于分布式电源的不稳定因素，所以给整个电力系统造成了很大的压力。微电网可以对区域内的分布式发电量进行集合，然后输送到大电网中，导致电网中产生了高电抗的情况，影响输电网络的稳定性。通过对静态电压稳定性的研究可以更好的了解电能接入电网后的运行情况，在不同的渗透率下电网运行过程中的波动明显不同，接入电网渗透率不断加大的过程可以使微电网对整个大电网的电压起到一定的支撑作用。但是在随着渗透率的不断加大，会使电网中的原本稳态受到破坏，其中包括运行电压的不稳定性和输送功率的不稳性，因此，在微电网接入大电网是应对微电网的渗透率进行一定的控制，找到一个合适的平衡点，尽量减少对大电网运行的影响。

2.3 动态特性分析

通过微电网集合的分布式电站的电能接入大电网后，势必会不同程度的对大电网的运行造成一定的影响，因此，可以通过电能接入前通过设置变压器进行变压处理的方法来减少对大电网的影响。在进行动态特性研究时应首先设定电力输电线路三相短路，在发生故障的过程中来通过逆变器与电网进行连接。电能通过逆变器接入大电网后产生的功率特性曲线是不断变动的，应将渗透率尽量保持在变化的峰值范围内，使接入电能的电压对整个系统电压起到一定的支撑作用，否则，可能会引起输电系统的整体震荡。对微电网的接入策略根据实际情况进行一定的调整，使接入电能可以在电压和频率上尽量与大电网中的输送电能尽量保持一致，这样才能使大电网保持相对稳定运行。

3 结束语

综上所述，高渗透率下分布式微电源在接入大电网后必然会对电网的正常运行产生一定的影响，但是，通过调整适当的接入策略会对保证电网运行稳定性产生积极的效果。本文主要阐述了高渗透率下分布式发电对大电网运行的影响，希望可以给电力行业从业人员提供一些参考。

参考文献

[1]胡文杰.高渗透率下微电网潮流计算及其运行的多目标优化[D].北京交通大学，2015.

[2]撖奥洋，邓星，文明浩，李惠宇，陈晓燕.高渗透率下大电网应对微网接入的策略[J].电力系统自动化，2014，34（01）78-83.

作者单位

1.南瑞集团公司（国网电力科学研究院） 江苏省南京市 211106

2.国电南瑞科技股份有限公司 江苏省南京市 211106