分布式电源接入对配网供电电压的影响

来源:华文易迅 时间:2023-10-12 09:00:02

传统的配电网在分布式电源进入配电网后，电流将由原来的单向流变为双向流，配电网的结构和潮流分布发生改变，电网的线损也将相应受到影响。分布功率分布比接入点负载大，会使功率传输距离减小，然后再减少线损，分布式电源接入系统中离负载越近，减少线损的作用越明显，分布式电源的运行方式与系统功率因数相关，采用同步电机分布式电源将有功、无功功率输送到电网，支持系统电压；在配电网中起到降低线损的作用；而运行方式是异步电机分布式电源接入配电网后，输入有功功率，吸收无功功率；减小功率因数和电压等级。

1.分布式电源的分类和特性。

1.1风力发电厂特性。

①输入风能的随机性与出力不可控性。风力无序且难以控制，而风能也不能像水力发电、火电等传统发电厂那样，通过控制风能进行调节。与此同时，风力发电系统的发电量具有波动性和随机性。②风力发电的非调度。风电是一种不可控制的能源，因此不能按负荷的大小来安排风电机组。③能源指数的可变性。当前风电机组普遍使用异步发电机发电，尽管机组在机端出口安装无功补偿器，但当机组输出有功功率时，发电机仍会从系统中吸收无功功率，而且风电机组的无功功率也随之发生变化。

1.2光电电场特性。

①输出电能有周期性。光电输出电能由光时间、强度、光倾角等因素决定，在光照稳定的时段，光伏发电输出电能具有一定周期性。②光伏发电不能调度。因此，不能根据负荷的大小来安排光伏设备，因为光照是无法控制的。③可灵活的安装光伏设备。太阳能光电装置是由太阳能电池板组装而成，可根据安装场地的面积任意组合，经逆变后上网。它的安装灵活的特点决定了光伏发电系统可以根据用户的单位来上网。

2.分布式电源接入对配网供电电压的影响。

一般来说，低压配电网络是一种放射状结构。在配网供电电压评估中，分布式电源接入对配网供电电压的影响主要包括两个方面：一是其自身的起动，停机对系统配电网络中其他用户供电电压的影响，尤其是这种可再生能源形式的分布式电源，其发电量并不十分稳定，而且在某些情况下，经常出现起、停、起、停、这将使分布式电源系统对配电网内其他用户供电电压产生影响；另一方面，并网后，将分布式电源并入电网，使整个短路容量大大提高，从而使系统的电压强度有所稳定，此外，相对于普通配电网络，该系统在配电网中所产生的电压波动性等问题具有较好的抑制和减弱作用。在这种系统的配电网络中或其相邻区域内发生冲击负荷投切时，其他情形使母线电压产生跌落和闪变的程度也将受到较大程度的抑制和削弱。

2.1分配网络供电的相对电压变化。

一般情况下，分布式电源接入点是接入点对接入点造成的影响最大，因此通常将分布式电源接入点作为配电电压变化的评价点。随着分布式电源接入系统功率的变化，在戴维南等效电路中分布式并并点上的戴维南等效电路中，网络中的电流会产生一些变化，配网供电电压也会随之发生相应的变化。一般而言，影响配网供电电压的因素往往有三种，一种是单机分布式电源接入方式，分布式电源接入系统中的短路容量和注入功率的变化分别为分布式电源功率的功率因数、注入功率等。在整个电力系统中，分布式电源还没有并入到整个电力系统中，配网供电电压变化率最高。

2.2分布式电源接入抑制电压波动。

电网电压强度的重要标志之一就是系统短路容量，系统短路容量大，说明电网网络的强弱，即分布式电源发电量波动、起停等问题不会对电压产生太大影响。然而，分布式电源接入方式会在一定程度上改变系统的短路容量，这样对配网供电电压来说，无论是内部冲击性负荷投切形成冲击，还是外部故障引起的冲击，与普通配电网相比，这些冲击的影响都会受到削弱。由于短路能力的改变，配网供电电压强度的变化表现为评价点为一个公共耦合点，当配网供电发生扰动时，配网供电发生扰动时，配网供电发生扰动，引起公用耦合点的相应电压波动。

3.逆变器分布式电源接入提高配网供电电压质量。

3.1逆变式分布式电源电压控制措施。

结果表明，带旋转式分布式电源入网后的电压波动较不采用分布式电源的情况要小，比逆变分布式电源入网后电压波动较大，主要原因是逆变器的最大电流远大于其额定电流，这样，逆变器就可以为系统提供比旋转器小得多的短路电流。因此，尽管旋转式分布式电源可以实现稳定的发电，但其入网前后将使分布式电源并网点上的电压产生较大波动。另外，尽管旋转式分布式电源可以很好地抑制配网供电电压的闪烁现象，但但同时配网供电的短路容量等也会对其产生一定的限制，所以，旋转式分配电源不可能在配电网中大量渗入，而更适于纳入等级较高的次级输电网络。

逆变式分布式电源在相对旋转式分布式电源中有很大的应用优势。即使在某些可再生能源(如太阳能、风能等)情况下，具有相同容量的逆变分布式电源接入方式对接入点的电压影响较小，但其并网点上的电压波动也不会很大。另外，逆变式分布式电源的接入不会因为并网而导致系统短路电流大幅度增加，因此不需要对保护配置做大的改动。但是，配电网中纳入定功率控制的逆变式分布式电源并不能有效地抑制配网供电中出现的电压波动，因此无法对配网供电电压质量进行改善。但若采用合理的控制策略对并网点电压进行控制，则完全可以达到甚至超过旋变型分布式电源对配网供电电压闪变的抑制作用。将逆变式分布式电源作为一种可控电压源，再利用一台升压变压器并入配电网。在合并点的控制策略中，采用了相角控制和电压控制两个部分，其中相角控制部分依赖相角差来控制；同步有功给定，电压控制部分控制整合点电压，同时跟踪基准电压。电压控制后，电压波动明显减小，

应用电压控制原理等于剩余容量作为补偿，换言之，即将静态补偿器接入纳入点，使配网供电电压质量得到较大提高。但由于分布式电源首先用于发电，再加上无功补偿，因此与理想效果仍有一定差距。分布电源中无功功率补偿常受逆变器容量和有功发电量的限制，一般说来，合理地设置限幅装置可以实现无功注入。

3.2分布式存储。

对于大多数可再生能源来说，发电量波动难以避免。所以，要有效地抑制发电量波动对配网供电电压的影响，就必须在系统的配电网络中存储能量。考虑到降低配网供电短路容量这一观点，不宜设专用蓄能节点，合理的操作应是将发电量分配到分布式电源的发电站上，以实现分布式发电与分布式储能的有效结合。目前储存能源的主要方式有飞轮、超级电容和蓄电池。

4.结束语

目前分布式电源应用趋势日益明显，但在接入系统方面却缺乏相关技术分析和论证的问题，主要是各种分布式电源接入对电网运行的影响。本文通过对分布式电源运行方式和接口方式的分析，将不同的影响结果归类研究，研究分布式电源接入对电网产生的影响，为配电网规划技术原理的修正提供理论依据。