试论分布式电源接入对电网的影响

试论分布式电源接入对电网的影响

张海城1郝沛霖2高红梅3胡耀聪4

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（国网滨州供电公司山东省滨州市256600）

摘要：和传统电力设备不同,分布式电源(DG)具有环保、高效等特点,也正是因为这样的特点,其正在受到全球范围内电力企业的广泛关注。在大电网运营基础上,大力发展分布式电源,建立分布式发电电网是未来的趋势。

关键词：分布式电源；电网；影响

一、分布式电源接入背景概述

分布式发电通过在配电网中建立独立的发电单元对负荷进行供电，同时与外界电网进行能量交换，但是由于分布式发电具有间歇性、复杂性、多样性、不稳定性的特点，大量分布式发电并网将有可能造成电力系统对其不可控制和难以管理的局面，并引发相应的电能质量、电网安全性和稳定性等诸多问题。为了解决电力系统与分布式发电之间的矛盾，充分发挥分布式发电为电力系统和用户所带来的技术经济效益，进一步提高电力系统运行的灵活性、可靠性和经济性，以及更好地满足电力用户对电能质量和供电可靠性的高要求，学者们提出了微网概念，将分布式发电供能系统以微网的形式接入到大电网并网运行，最有效地发挥分布式发电供能系统效能。

本文基于典型中压配网模型的构建，从逆功率约束、电压提升、短路电流提高等方面研究配电网中DG的接入容量与位置问题，并进一步分析DG接入对电网可靠性及谐波、保护的影响。

二、DG接入配电网模式介绍

由于DG的不同接入模式将对DG的接入容量产生较大影响，因此本文首先介绍DG的几种主要接入模式。

2.1低压分散接入模式是一种基于用户的接入模式，主要是将小容量DG接入中压配电变压器低压侧。

2.2中压分散接入模式是指将容量中等的DG接入中压配电线路支线的方式。

2.3专线接入模式：DG容量较大时，为避免对用户电能质量产生影响，宜考虑以专线形式接入高压变电站的中、低压侧母线。受容量所限，采用此模式的DG所接入的电压等级通常也为中压。无论DG采用何种方式接入配电网，都应当满足的重要原则是不能向上一电压等级送电，这主要是原本用来降压的中压配电变压器在升压过程中不仅允许通过容量有所下降，而且传输功率的损耗也将大幅提升。因此，低压接入的DG的最大出力必须限制在配变最小负荷之内，故可将低压接入的DG与配变原来负荷整体等效为一个负荷，此负荷与其他用户负荷均具有类似的波动性和不确定性，对配电网运行无特殊影响。因而，本文将重点探讨DG在中压分散接入和专线接入两种模式下对配电网的运行影响，并研究DG的接入容量限制。

三、DG接入的逆功率限制

对于中压分散接入模式，考虑负荷峰谷差因素，需要在DG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DG接入。因此，接入DG的最大出力应小于馈线负荷的谷值。根据调研，“负荷谷值/负荷峰值”的比值约为0.4～0.6。因此，DG总容量不应超过馈线最大负荷的30%～60%。实际运行中的最严重情况是DG出力最大而馈线负荷最小，此时DG出力与馈线负荷相同。

对于专线接入模式，国家电网在《分布式电源接入电网技术规定》中指出：“分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%”。显然这也是基于逆功率限制的考虑。

四、DG接入对电网稳态运行的影响分析

4.1典型配电网模型

为计算DG接入对配电网潮流（电压水平）与短路的影响，本文针对配电网的运行特点建立了典型模型，如图1所示。该线路电压等

级为10kv，共14个负荷节点，其中，0号节点是变压器低压侧母线。线路参数采用YJY22－3×300电缆，总长度2km，每段线路等长。线路总负荷按照50%负载率来考虑，约为3.64MW，且各节点负荷均分总负荷。

4.2DG接入对配电网电压的影响

为实现DG接入电网的潮流计算，根据DG的运行和控制方式，可将DG分别看作PQ节点、PV节点、PI节点和PQ（V）节点。其中长期运行在额定工况附近、波动性不大的DG可看作PQ节点，如同步电机接入电网的DG，当其励磁控制方式为功率因数控制时，则可看作PQ节点；将能维持节点电压幅值的DG节点看作RV节点，如用同步电机接入电网，当其励磁控制方式为电压控制时可看作PV节点；储能系统可看作PI节点；对于直接并网的异步风力发电机组，可看成是PQ（V）节点。

4.2.1中压分散接入模式

根据电力系统运行特性，作为电源的DG，接入位置在线路末端且出力与线路负荷相等的情况下对电压抬升作用最为明显。将上述条件均带入电压降落计算公式ΔU＝（PR+QX）/U，可以得出DG接入配电线路对节点电压的最大提升不足1%，因此，电压问题不构成限制DG接入的因素。

4.2.2专线接入模式

受接入点的影响，此接入模式只影响变压器电压，不对馈线电压产生影响。根据逆功率限制结果，专线接入模式下DG容量最大不超过变压器所带负荷的25%，即使变压器负荷处于低谷、DG为峰值出力的最严重情况下，DG对电压降落的影响依旧在1%以内，若同时考虑变压器分接头的调节作用，则可忽略专线接入DG对配电网电压的影响。

五、DG的接入对电网可靠性的影响

在线路发生故障时，DG可以为停电的用户供电，尤其是对于那些非常重要的负荷，年平均断电时间将可大大减少。但另一方面，在DG并网条件下，配电网可靠性的评估需要考虑新出现的影响因素，如孤岛的出现和DG输出功率的随机性等。其中，DG对供电可靠性的影响与DG孤岛运行紧密相关，孤岛运行是指当连接主电网和DG的任一开关跳闸，与主网解列后，DG继续给部分负荷独立供电，形成孤岛运行状态。在当前条件下，这种孤岛运行将影响检修人员的安全性，因此是不允许的［3］，但若能提高运行管理水平，则可确保供电可靠性的有效提升。另外，DG受环境、气候影响很大，特别是风力发电和太阳能发电，它们的出力很不稳定。这两种因素都从一定程度上影响可靠性的提升效果。

结语

本文首先介绍了DG分类方式和接入电网模式，在此基础上，以典型中压配网模型为基础，定量计算了DG接入对配电网稳态特性的影响，提出了DG接入的容量与模式建议。由分析可知，DG接入后对配电网的电压与短路等方面的影响均较小，影响DG接入的主要因素为电网的逆功率限制。同时本文也对DG接入在电能质量、保护的影响进行了分析，为配电网相应管理工作提供了技术借鉴。

参考文献

[1]王守相，王成山.基于区间算法的配电网三相潮流计算模型[J].中国电机工程学报2002．

[2]刘传铨，张焰.计及分布式电源的配电网供电可靠性[J].电力系统自动化，2007．