分布式电源并网对电能质量的影响

分布式电源并网对电能质量的影响

陆大钊

(天津泰达电子工程有限公司天津300450)

摘要：在电力系统不断发展过程中，人们开始日趋关注分布式电源并网，我们结合西方发达国家的成功经验，科学分析了分布式电源接入电网的相关规范，希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：分布式电源；电能质量；影响

引言

近些年来，分布式电源受到了电力领域的普遍关注，具体来讲，分布式电源指的是将较小的发电机组配置于用户现场或者附近，促使用户的电能质量需求得到满足，并且现存配网运行的经济性也可以得到保证。这些小的发电机组包括可再生能源和不可再生能源两种，前者包括风力、太阳能、生物质等，后者则包括燃气轮机、燃料电池等。

一、分布式发电的优越性

10kV配电网供电过程中末端电压质量差、功率因数较低且线路耗损较大，随着用电量需求的不断上涨，用电负荷逐渐加大，这种供电方式已不能满足当前时代发展的需求，而且会造成大量不必要的损失。而分布式发电具有节能环保、经济、能源利用率高等优点，还能有效避免远距离电力损失问题，提升供电的安全性以及可靠性。然而，分布式电源并网会对电能质量带来影响，而电能质量直接关系到供电的可靠性，也关系到电力系统的效率和安全。所以，研究分析分布式电源并网对电能质量的影响及解决办法具有非常重要的现实意义。

二、分布式电源概述

虽然当前国际上对分布式电源的定义没有统一标准，但我国有关研究人员普遍将功率在数千万到50MW之间的小规模的小型模块式的环保独立电源称为分布式电源。该电源主要是为满足一些终端用户的需求，主要包括光伏发电、微汽轮机、风力发电、燃料电池等新兴可再生能源作为电能来源的发电技术。但随着分布式电源在电力系统的广泛应用，对电力系统的电能质量造成巨大的影响。

三、分布式电源并网对电能质量的影响

3.1分布式电源并网对电能质量的有利影响

分布式电源并网是当前研究的热点问题，其给电力系统的电能质量带来了诸多优势，可有效改善电能质量。现总结如下：

（1）当系统关联负载比较大的时候，利用分布式电源就可实现快速供电，将尽可能减少系统故障，满足负荷需求，进而提升电网的稳定性。

（2）减少输电距离与输电量，减少成本。

（3）提升接入点短路容量，使电网的强度增加，可有效降低闪变与电压波动，通过补偿无功功率还可在节点电压上起到一定支撑作用。

（4）可实现统一控制。由于电能质量调节器是建立电力电子技术的基础之上的，所以在运用电能质量调节器优化配置进行统一控制之前，需建立精确的统一控制策略，甚至将分布式发电设备有机运用到DFACTS技术中，既能减少设备及电网建设的投资，又能提升电网的电能质量水平。

3.2分布式电源并网对电能质量的不利影响

分布式电源并网也会对电能质量产生不利影响，主要体现在以下几个方面：

（1）对配电网造成谐波污染。分布式电源一般含有很多电力电气元件，在分布式电源并网会导致大量的谐波产生，进而对电网产生较大影响。

（2）对电压波动的影响。分布式电源并网之后，其关启和用户需求、相关政策法规等因素有关，而分布式电源关启不规律就会对功率输出造成一定波动，继而对配电网的电压波动产生一定影响。分布式电源并网还会使电力系统短路容量增加，继而削弱区域内电网的电压波动。

（3）传统配电网通常呈辐射状，在配电网稳定情况下，电压会沿着潮流方向降低。而分布式电源并网之后会改变配电网结构，大大降低馈线上的传输功率，使线路负荷节点电压不断增大，甚至会造成其超标。

（4）分布式电源并网后，如果分布式电源和配电网运行不协调，会影响整个配电网的电能质量。

四、分布式电源并网对电能质量不利影响的解决办法

4.1构建分布式电源并网电能质量治理信息库

电力企业可在通信网络基础上利用先进的软件、设备技术和控制方法，创新电力服务系统，实现和电力终端用户的数据交互，同时对分布式电源并网后的节点电压、潮流、负荷状态、谐波含量等质量电能质量所需的数据进行收集、整理和分析，根据分布式电源的特点及符合波动规律来构建配电网电能质量治理信息数据库。

通过DMS应用程序构建配电电能质量治理信息数据库和电能质量检测设备实时数据模型，实现对配电系统的优化管理。随着分布式电源的不断发展，未来配电系统的运营会更加复杂，所以在构建治理信息数据库的同时，还需研究并安装更多的智能设备与软件，为用户提供更加优质的服务。

4.2光伏发电并网模型

光伏发电并网中，电池的工作原理主要是通过半导体材料将太阳能转化为电能。由于光伏电池的基本特性类似于二极管，所以，可将其当成半导体型二极管。其将太阳能转化为电能的过程是：光子射入半导体时和半导体材料产生相互作用，从而产生了电动势。理想状态下的光伏电池可相当于理想二极管与电流源并联的电路。

光伏发电并网对于电能质量在谐波电压波动等方面造成的影响，可采取以下解决措施：通过采用配电网电能质量实时监控系统，有效监测各项指标，避免光伏发电并网对电能质量产生影响。通过数据库技术和软件对电能质量治理数据资料进行存储，并实现信息的远程发布，有关人员也可通过实时监控系统实现数据的查询和信息共享，同时还可对光伏电站系统进行验证。

此外，通过对比测试技术对电能质量进行有效测试，以便及时改进。主要是运用现场光伏系统电能质量相关的测试数据和实验室逆变器测试数据进行对比分析，分析这两者之间的差异原因，再比较不同运行状态、电气环境等情况下谐波、直流分量以及电流注入等指标的情况，根据这些数据资料判断光伏发电并网中电能变化情况，从而有针对性地改进光伏发电技术，保证光伏发电并网后电能质量的安全与稳定。

4.3改善电能质量的其他办法

（1）采用基于三级协调的配电网无功电压优化方法。运用该方法的过程中主要涉及10kV无功补偿设备控制、10kV线路调压器控制、有载调压主变调压控制、配变台区低压用户电压监测等多层多项的多级协调控制。在运用该方法对每层进行控制时，都需充分考虑对其他层无功与电压的影响，且对需要控制的每一层均需考虑是通过其紧邻上层进行调控，还是采取越层调控方式。配电网电压的预算方法应自下而上进行判断，而电压校正控制则应采取自上而下方法。控制原则为：当电压越限时，可启动电压校正功能，主要目的是使电压恢复合格。这时要根据负荷波动变化情况，生成相应的控制遥控命令。

（2）可通过研发具有系统分析与规划、优化决策、信号采集、指令执行等功能的分布式智能控制装置，根据当地配电网实际情况，针对典型区域进行示范应用。之后，在主动配电网多电压等级分层分区架构下，实现分布式光伏、小水电等多种分布式电源接入的电能质量综合治理，满足主动配电网在降损节能、生产管理以及提升电能质量等方面的需求。同时，结合工程实际建设需求以及运行管理相关规范要求，验证装置的有效性。

五、结束语

综上所述，分布式电源可以有效补偿集中供电，但是在具体实践中，我们还需要对电能质量相关规范进行考虑，如电压偏差、电压波动、功率因数等。我国在大规模推广应用分布式电源的过程中，就需要依据前瞻性的原则来构建相关的规范或标准，对电能质量方面的规范积极制定，以便能够顺利发展我国分布式电源并网技术。

参考文献：

[1]焦能.分布式电源并网对电能质量的影响[J].电力设备管理,2018(07):37-38+40.

[2]钟筱怡.分布式新能源接入电网的电能质量问题分析[J].科技创新导报,2017,14(17):55-56.