新能源分布式发电系统的控制探微

新能源分布式发电系统的控制探微

苗琦

国家电投集团山东新能源有限公司山东省济南市250000

摘要：进入新时期以来，随着社会经济与科学技术的蓬勃发展，对于新能源与电力供应质量的安全性与可靠性也提出了一种越来越严苛的要求。电网系统作为整个社会的重要基础性工程，其一旦发生意外情况，也必将会造成重大的严重后果，轻则大面积停电，重则威胁国家安全。电力供应在社会生活中的重要作用不言而喻。新能源发电与分布式发电是目前电力领域的量大主要发电形式，均有着各自的优缺点，同时对于电力系统的影响也不尽相同。基于此，本文就基于新能源发电与分布式发电的基本概念，重点针对其给电力系统所造成的影响进行了分析，旨在能够为未来电力事业的发展有所参考和借鉴。

关键词：新能源；分布式；发电系统；控制

1新能源风力发电的技术原理分析

风力发电是将风能转化机械能，再由机械能转化为电能的一种新型发电技术。风力发电的原理如下：通过自然风力带动风车扇叶旋转，利用增速机加快扇叶旋转速度，进而产生电能。风力发电机组是实现风力发电的关键设备，主要由风轮装置、发电机、塔架构成，各构成部位的运行原理如下。

1.1风轮装置

风轮装置是将风能转化为机械能的装置，风能带动螺旋桨形状的桨叶转动，桨叶转动产生机械能。为实现对风能的充分利用，可在风轮后安装风向标尾舵，用于观测风向，根据风向的变动对应调整风轮方向，使风轮对准风向运转，确保风轮产生最大功率机械能。

1.2塔架

塔架是支撑风轮、尾舵、发电机的构架，塔架高度需要根据地面障碍物对风速的影响，以及风轮扇叶直径大小进行确定，以保证塔架的高度位置能够满足风轮装置的运行要求。

1.3发电机

发电机是将风轮装置输送的恒定机械能转化为电能的装置。小型发电系统由发电机和变流器构成，具备较高的发电效率。对于风力发电系统而言，不仅包含发电机头，而且还包括转体、尾翼、叶片等部位，只有在各部位协调运作下，才能保证风力发电效率。其中，机头将叶片受风力作用产生的机械能转化为电能；尾翼用于调节风向，保证发电机获取最大风力；转体是尾翼转动装置，用于尾翼调整转向，在转体中通常使用永磁体或励磁体转子；用定子绕阻对磁力线进行切割，可将机械能转化为电能。

2新能源接入传统电网带来的问题

2.1影响电能质量

目前新能源发电领域中发展最好的是光伏发电与风力发电。因为天气等自然因素的影响，光伏发电与风力发电具有波动性与间歇性，且其均需配置整流—逆变设备以及其他相应的电力电子设备，这种方式将使其产生谐波电流以及直流分量。当谐波电流直接进入电力系统时，电网电压将会出现畸变反应，电能质量降低，从而导致测量仪表功能丧失，负荷增加，使整个电力系统的继电保护装置、自动装置失灵，对电力系统的安全稳定运行造成影响，影响稳态电压的分布以及无功特征，加大了电网系统的不可控性。频繁被启动的新能源发电单元会加大配电线路的负荷，使电压难以被调整。因为发电设备内有非常多的电力电子部件，所以调解与控制电压的方式也和传统电网有显著差别。尽管多数新能源发电装置上安装了逆功率继电器等相应装置，然而一般情况下，并不会通过该装置向电网注入功率。如果配电系统发生故障，短路过程中将导致电流直接进入电网，造成配电网的开关电流加大，有可能使其开关短路，危害整个电网的正常运行。

2.2影响电网系统的实时监控效果

目前应用的配电网均是无源的对外发散式电网，支持信息收集、能源电动以及开关操作等功能，由供电部门控制和监测。新能源的接入带来了较多复杂因素，新能源的接入极易造成孤岛效应，因此有必要对其进行预防和监测。新能源的本电网分离主配电网后，其依旧能够将电能传输到所在的独立配电网，进而生成明显的孤岛现象。孤岛效应可以理解为电力系统中一些线路在出现故障或者维修而导致停电的状况下，停电线路依靠并网发电装置供电，与周边负载同时实现自给供电。电网对于孤岛内的电压和频率不会产生有效控制，倘若电压与频率均比可允许额度高，则会损害用户设备；如果负载容量高于孤岛内逆变器容量，逆变器极易出现过载状况，引发逆变器损坏。并且对检修人员的人身安全带来一定影响，倘若对孤岛重合闸，会令线路再跳闸，且负荷陷入供需失衡的境地，导致电能质量降低，配电网供电可靠性无法保障。

3分布式发电对电力系统的影响分析

分布式发电对于电力系统的影响主要体现在以下几个层面：

3.1分布式发电系统对配电系统的经济影响

分布式发电模式改变了电网潮流，并因此改变了电网损耗。如果一个小型的分布式发电安装在大型负荷附近，由于负荷可以从临近的发电单元获得有功或无功功率，所以将降低电网损耗。相反，如果一个大型分布式发电远离负荷，则配电系统损耗可能随之增加，而电网负荷增加导致的电量变化会引起更复杂的情况。一般情况下，配电网中的高负荷意味着需要运行昂贵的集中式发电装置。因此，任何分布式发电系统在此期间运行都将降低网损，并显著影响电网运营成本。目前，分布式发电系统通常不参与配电网的电压控制。分布式发电系统也可替代一部分配电网容量。但是，分布式发电尚无法代替辐射状馈线，因为孤岛运行是不允许的，且为了充分利用独立运行的可再生能源发电，还需对电网进行扩展。目前大部分高压配电线路采用成对配置或环网配置，所以分布式发电系统可降低对配电设施的需求。

3.2分布式发电对电力系统电能的影响

因为在分布式发电中，转化器的数量显著增加，因此对于电能的传输质量也会造成一定影响，导致电能传输质量显著降低。此外，因为分布式发电对电力系统电压也会存在一定影响，所以在使用一些功率较大的电源时，电力系统的电能传输质量与使用质量也会大幅度降低。但是，当系统整体用电负荷较大时，分布式发电则能够很好地降低配电网的负荷，并有效的防范了电力系统中故障事件的发生，由此也充分的保证了居民用电的稳定性与可靠性，进而也促使用电效率显著提升。

3.3分布式发电对继电保护的影响

绝大多数的配电系统均属于一种放射状结构，之所以采取这种结构七亩地也是为了能够维持运行的简单性及过电保护的经济性。当分布式电源接入后，系统原本的放射状网络也逐渐转变为全系的遍布电源和用户互联的网络，此时潮流也不再如之前一样单向的从变电站母线流向各负荷，进而也对系统的继电保护产生较大影响。首先，分布式电源在运行时可能会造成继电保护失效，其主要也是由于分布式电源所产生的故障电流引发经过馈线继电器的电流减小所致。其次，分布式电源接入后可能会造成继电保护发生误操作，相邻的馈线故障可能引发之前不存在故障的馈线发生跳闸。

结束语

综上可知，分布式发电与新能源发电是目前电力行业的量大主要发电形式，其也具有着各自的优缺点。首先对于分布式发电而言，由于各电站之间相互独立，因此其安全性和可靠性相对较好，同时对于自然环境的依赖性较小；由于临近用电现场，所以输配电过程中的电能损耗也相对较小。但是采取分布式发电的方式往往也会由于发电单元的分散化，给管理工作带来了较大难度，同时各个发电单元建设较为繁琐，也会涉及到较大的人力和物力耗费问题。

参考文献

[1]张红宇.新能源发展的电网规划关键技术研究[J].科技风,2017(26):167.

[2]何正东,徐泳淼.电子电力技术与可再生能源的风力发电探讨[J].电子技术与软件工程,2017(24):243.

[3]伍广正.新能源在电力系统的发展及应用[J].低碳世界,2017(33):109-110.

[4]陈道敏.试论新能源发电接入及对电网规划的影响[J].信息记录材料,2017,18(11):51-52.