分布式电源接入配电网时存在的问题分析

赵汉超 赵文超

摘要：分布式电源具有灵活性和安全性。但分布式电源受环境因素影响较大，发电具有间歇性和不确定性，当接入配电网时会对电网的安全性和可靠性带来威胁。本文主要从分布式电源接入配电网的电压、电网稳定性和运行调度等方面研究其存在的问题，并针对电压稳定性问题做深入分析。

关键词：分布式电源;配电网规划;电网稳定性

目前，我国主要的发电形式是火力发电，而火力发电的主要能源是煤炭，特点是集中发电，远距离传输并形成电网的互联，但缺点是能源有限且污染严重。而以水能、风能、太阳能等为代表的分布式电源具有清洁、可再生的特点，不仅可以解决常规能源无法解决的问题，满足局部电力需求，而且还能实现能源优化，减少环境污染。随着科技的进步，分布式电源广泛的应用，可以提高特定地区供电的安全性与可靠性，因而现代社会发展分布式电源应用趋势越来越明显，但是也给电力系统带来了多种问题。

1 分布式电源发电带来的问题

分布式电源一般为35千伏以下电压等级的电源，其靠近负荷中心，减小了电能传输的损耗和电网规划的成本，减少了化石能源的消耗，具有灵活性和安全性。分布式电源发电也带来了较多的问题，尤其是对电网的不良影响。

首先，电网的逆功率限制。对于中压分散接入模式，考虑负荷峰谷差因素，需要在分布式电源出力为额定功率且馈线负荷为其谷值时依然能够满足不出现逆潮流的限制，否则将影响其他馈线的分布式电源接入。因此，接入分布式电源的最大出力应小于馈线负荷的谷值。其次，对配电网安全稳定性的影响。分布式电源类似一个个小型发电厂，千差万别、不同形式的并网发电设备并接在电网上，进一步增加了电网的技术复杂性，成倍地增加了调度难度。小型分布式电源也没有像大型发电厂一样建有符合电网要求的完备和先进的遥测和遥控设施。该系统一旦发生事故不能及时断开，潮流倒送到电网，将对局部电网产生冲击，电网系统的安全性、稳定性将会受到一定程度的影响和削弱。

传统的配电网保护系统是基于放射状的基础上设计的，接入分布式电源需要考虑多个电源供电方向。虽然分布式电源的接入将对并网点附近用户的供电可靠性有所提升，但由于分布式电源本身故障的概率性和出力的随机性，也将在一定程度上降低系统的供电可靠性。另外，分布式电源接入中低压配电网，将使得传统的配网辐射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向都将发生改变，下级电网有可能会向上级电网送电，配电网本身的电压分布也将有所变化;同时，还会增大并网点附近的短路电流水平。此外，分布式电源的并网和控制需要使用大量的电力电子器件，器件频繁的开通和关断易产生相应的谐波分量，以及由于短路电流的变化，原有的电网过电流保护也会受到影响。这些均将对配电网的管理产生一定的影响。

2 分布式电源对电网继电保护的影响

分布式电源下游线路发生永久性故障时，分布式电源供应的故障电流可能会使其下游保护的保护范围扩大到下一段线路，失去选择性;同时会导致分布式电源上游保护的保护范围减小。分布式电源上游线路发生永久性故障时，希望故障线路的两侧均断开以切除故障。但分布式电源供出的电流并不能使其上游的电流速断保护快速动作隔离故障点。其它馈线发生永久性故障时，对于分布式电源所在馈线的上游保护而言，分布式电源向上游供出的故障电流有可能会引起上游定时限电流速断保护和过电流保护的误动作。

分布式电源并网会导致大量电力电子装置应用到系统中，对其进行操作会引起电网电流和电压波形畸变，造成电网污染。

大系统停电时，有些分布式电源的燃料会中断，或供给分布式电源的辅机电源会失去，分布式电源同时停运，仍无法提供电可靠性。分布式电源与配电网的继电保护配合不好，可能使继电保护误动作，反而使可靠性降低。不适当的安裝地点容量和连接方式，都会使配电网可靠性变差。

3 分布式电源对配电网自动重合闸以及电能质量的影响

配电网的故障大多是瞬时性故障，重合闸的应用对提高系统供电可靠性，减少电网维护工作量有着相当重要的作用。在辐射式配电网结构下，重合闸在迅速恢复瞬时性故障线路供电时，不会对配电系统产生任何冲击和破坏。接入分布式电源的配电网，故障发生后，分布式电源仍可能向故障点提供故障电流，当重合闸进行重合时，由于电网电源的作用，可能引起故障电流跃变，引起故障点电弧重燃，导致绝缘击穿，进一步扩大事故。

配电网中大量的继电保护装置早已存在，不可能为了新增的分布式电源而做大量改动，分布式电源必须与之配合并适应它。当分布式电源的功率注入电网时，流过保护装置的故障电流可能增大也可能减小。它将改变保护的保护范围和灵敏度，给各个保护装置的相互配合带来问题。

传统的电网发电计划，尤其是日发电计划，主要依赖于负荷的精准预测，分布式电源所发出的电能往往能就地平衡掉当地的某些负荷。由于分布式电源并网发电系统的发电量受自然因素影响显著，使得整个电网的负荷总量具有了更多的时变性和随机性，从而给电网的发电计划的制订带来较大的难度。

传统的配电网系统因为处于相对平稳、安全的工作状态，电压自馈线潮流方向不断降低。接入分布式电源后，在稳态情况下，由于馈线上的传输功率减少及分布式电源输出的无功支持，使得沿馈线的各负荷节点处的电压有所提高。分布式电源链接后，因为用户一侧出现了电源，对以往的稳态电压分布会发生变化。例如：风电场并网运行过程中，系统将出现无功变化，对系统电压带来干扰，同时以逆变模式同配电网链接容易引发不稳定电压等。

由于分布式电源是由用户来控制的，其会根据自身的需要启动和停运可能使配电网的电压经常发生波动。分布式电源的频繁启动会使配电线路上的负荷潮流变化大，从而加大电压调整的难度，调整不当会使电压超标。分布式电源的引入会产生电源闪变，因为分布式电源的启动和停运与自然条件、用户需求等因素有关，其不规则启动、停运会导致输出功率波动，从而造成配电网的电源闪变;分布式电源与配电网负荷的不协调运行，也会引起电压闪变。

4 结语

布式电源作为一种依托于新能源发展起来的发电模式，能够积极优化调节供电结构，是我国调整能源结构，履行碳排放承诺，促进经济和社会可持续发展的必然选择。为充分接纳分布式电源，协调电网与其之间在可控性、通用性的矛盾，发挥分布式电源为电网和用户带来的价值和效益，研究分布式电源并网技术，做好规划的衔接具有积极的意义。

参考文献：

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[2] 宋平凡，佟胜伟，段森园.新能源发电并网对电网电能质量的影响分析[J].通信电源技术，2019（12）.

[3] 田军强.新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响[J].通信电源技术，2019（12）.

（作者单位：1.山东理工大学电气与电子工程学院;

2.山东理工大学计算机科学与技术学院）