基于分布式电源的微电网接入研究

基于分布式电源的微电网接入研究

毛剑龙

（国网天津武清供电公司天津301700）

摘要：长期以来，我国能源结构的不合理性以及能源利用效率的持续偏低带来了许多环境和社会问题。随着人们的环保意识不断增强，以及常规能源供应量日益紧张，人们对可再生能源的开发和利用的重视程度升高到前所未有的高度。为了实现可持续发展，我国政府倡导发展低碳经济，同时提出了节能减排的硬性指标，与之相适应的分布式发电技术得到了国家的高度重视和快速发展。

关键词：分布式；电源；接入；影响

1.分布式电源的概念

分布式电源国际上的定义很多，主要基于容量和并网的电压等级这两个参数标准即：不直接与输电系统相连的低电压等级（在我国35kV及以下）的电源，主要包括发电设备和储能装置。在不同的研究领域，分布式电源有不同的分类方式。根据分布式电源通常所使用的技术可分风力发电、光伏发电、微型燃气轮机组、燃料电池、生物质能发电、小水电和海能发电等。作为一种高效、环保、灵活的新型发电技术，分布式电源在世界范围内得到了迅速的发展。

2.微电网的概念

微电网的概念于2002年才被完整全面提出，“微电网是由一簇负荷、分布式电源、储能装置通过电气网络紧密集成为单一可控的供电系统，是一个能实现自我保护、控制和管理的自治系统，可同时向负荷供给电能和热能，既可以通过单一接口与大电网并网运行，也可以配合储能单元稳定自主地孤网运行，是智能电网的重要组成部分”。微电网在城市配网中的作用将成为分布式电源发展到一定阶段的产物，微电网在我国的发展较为缓慢，目前也只建有屈指可数的部分试点。微电网有着新型能源发电能够减少不可再生能源利用的优势，因此，在规模日趋增大的城市配网中的应用前景是非常可观的。

3.对微电网的组成分析

3.1分布式电源分析

燃料利用率高，废气排放量低，初始安装费用低廉都是微型燃气轮机的重要优势所在。在本笔者的研究过程中，笔者选取了高度单轴结构的微型燃气轮机。SOFC作为一种在中高温状态下可以直接将燃料中的化学能转化成电能的固体氧化物燃料电池，其同样具备着燃料适应性强、能量转换效率高、污染低、噪声低的重要优势。光伏发电PV也是一种极具发展前景的分布式电源，其具备着无污染、可再生、方便灵活等诸多优势。

3.2负荷与储能装置

为了能够方便本文笔者的研究，本文笔者在负荷上只考虑三相对称的恒阻抗负荷，储能装置则采用蓄电池。

3.3电力电子接口设备

分布式电源与储能设备想要接入到微电网中，必须要通过电力电子接口设备的支持，其中常见的电力电子接口设备，包括：整流器、直流变换电路、逆变器等等。

整流则主要被应用在微型燃气轮机驱动永磁同步电机输出的高频交流电之上。而接入Buck-Boost来变换电路的这种方法则多被应用在SOFC输出端之上，主要是为了通过此种方法进一步提高在输出电压与动态响应上电池组的实际速度。光伏电池PV则可通过Boost电路，实现扰动观察法，对最大功率点进行跟踪，从而寻求最优过程，解决光伏电池开关电压、电路电流受到外界影响较大的问题。

分布式电源经过直流电压或者是整流的相应变换之后，其输出电能早已转换成为较为稳定的回流电压输出。而这并不是向微电网供电的最后一步，想要向微电网供电还必须要通过逆变器。所以，对逆变器所进行的控制，往往也是控制微电网技术的关键所在。

4分布式电源接入对配电网继电保护的影响

4.1降低原有的继电保护装置灵敏度，甚至出现拒动故障。流过馈线继电器的电流因分布式电源产生的故障进而减小，速断保护无法启动，从而故障不能及时切除。

4.2导致配电系统的继电保护装置出现误动作。分布式电源的接入直接影响电网短路电流的大小和流向，分布式电源所在的线路保护因相邻馈线的故障，可能会发生误动作，进而损坏设备。

4.3改变了配电网的故障水平。配电网的故障水平受到分布式电源数量和种类的影响，将会出现提高或降低，故障电流在大容量的分布式电源的影响下，将会出现大幅度的变化。

4.4事故停电范围下会因非同期合闸而出现扩大。如果发生故障出现跳闸，系统中接入的分布式电源不会停止运行或者从电网中被切除，进而出现孤网运行。因此，配电网中接入分布式电源后，需要对各方面的因素进行重新考虑。

5分析分布式电源对配电网产生的影响

5.1分析分布式电源对故障恢复产生的影响

在配电网当中出现故障一般都会导致非故障区域停电，在保证系统安全性的前提下，网络重构能够对非故障区的实际用电情况进行有效恢复。现阶段，配电网当中恢复故障已经逐渐走向成熟。当新电源接入到配电网中时，配电网就会在一定程度上改变具体的运行方式以及实际的结构，会严重影响故障的恢复。

5.2分析分布式电源对继电保护产生的影响

现阶段我国大部分配电网基本都是辐射型以及单电源的网络，设计相对简单。对于继电保护来讲，分布式的电源的具体影响主要包括：造成保护的拒动以及误动；会在一定程度上改变故障的实际水平；增大调节电压的实际难度。

5.3分析分布式电源对供电可靠性产生的影响

当接入分布式的电源之后能够提高供电可靠性，当故障出现后，启动的分布式电源的时间非常短，有利于减少各种不便，进而能够大大提升系统可靠性。

5.4分析分布式电源对网络损耗产生的影响

科学合理的分布式电源配置能够对有效减少线路损失，能够使网络损失最大程度的降低。

5.5分析分布式电源对谐波以及电压变化产生的影响

大部分分布式电源基本都是利用变流装置接入配电网，在实际的启停中，相关器件会产生谐波分量。谐波的类型以及大小主要是取决于逆变器的相关技术。在正常的运行过程当中，会输出清洁性的电压，对谐波影响较小。同时，分布式发电相关系统的启动以及功率方面的突变在很大程度上会对电压闪变造成间接或者直接的影响。

6分布式电源接入对配电网调度运行管理的影响

为了确保整个系统安全可靠地运行，需要对配电网进行统一调度和管理，进而摆脱大量分布式电源和传统电源并存的现状。受分散性的影响和制约，导致大量分布式电源不能安装专门的电力通信装置，进而在安全监控与数据采集系统中不能纳入自动化信号，使得调度人员无法对分布式电源的运行进行实时的监控，在一定程度上增加了安排分布式电源的运行方式，以及配电网安全稳定运行的难度，配电网作业的安全系数大大增加。所以，需要借助各种通信方式，在自动化数据采集系统中纳入分布式电源，进而对分布式电源的运行加强管理。

7结束语

随着科技的不断进步分，布式发电技术满足了能源系统的客观要求，在强大的电网支撑下，分布式能源得以充分地发展。国家电网也加快建设“坚强智能电网”的步伐，在一定程度上为大规模地开发和消纳可再生能源提供了能源配置平台。在不远的未来，将会形成新的电力工业体系，将“绿色电能”送到千家万户，促进我国经济和社会的可持续发展。

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