于希軍 蓋鵬宇 劉玉華
[摘要]隨著分布式電源被越來越廣泛的關注,分布式電源在電網(wǎng)調度中的優(yōu)勢逐漸凸顯。文章對分布式電源以及其特點進行了詳細的介紹,從并網(wǎng)運行這一角度出發(fā),并分別從電網(wǎng)調度的各個方面及環(huán)節(jié)進行詳細分析,包括系統(tǒng)穩(wěn)定性、電網(wǎng)頻率以及電壓等等,充分表明利用分布式電源接入電網(wǎng),對電網(wǎng)所帶來的積極影響。
[關鍵詞]分布式電源;電網(wǎng)調度;系統(tǒng)穩(wěn)定性
引言:
當前電網(wǎng)調度已然形成了智能電網(wǎng)大環(huán)境的局面,而分布式電源依賴其自身所具有的優(yōu)點而被給予重視并廣泛應用,例如,安裝過程方便、接八方式較為靈活以及接入環(huán)境友好等等。分布式發(fā)電中利用可再生能源進行發(fā)電的特點,能夠有效的幫助電網(wǎng)環(huán)節(jié)關于能源的矛盾,且有助于節(jié)能減排,達到改善環(huán)境的目的?,F(xiàn)今,隨著越來越大規(guī)模的分布式電源接入了電網(wǎng)中,對于電網(wǎng)調度的影響不斷增加,因此,如何保證電網(wǎng)調度的管理模式能夠適應電網(wǎng)運行所要求的安全性以及穩(wěn)定性是一個亟需解決的問題。文章在這一背景下,對分布式電源進行介紹,并分析了其對電網(wǎng)調度的影響。
一、分布式電源介紹
1.1分布式電源概念
分布式電源指的是分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng),可以實現(xiàn)在用戶現(xiàn)場或選擇在較為接近用電現(xiàn)場的地方,由用戶或是獨立發(fā)電商自行的進行容量較小的發(fā)電機組的配置和投資,才能滿足用戶的特定需求??梢元毩⒌耐ㄟ^公共網(wǎng)絡直接的向用戶供電,也可以通過接入電網(wǎng)的方式共同向用戶進行供電。
1.2分布式電源種類
當前,被較為廣泛的采用的分布式電源主要是太陽能的光伏發(fā)電、小水電以及生物質能的發(fā)電等等。生物質能的發(fā)電方式通常是采用內燃機發(fā)電機以及往復式的發(fā)電機等來進行發(fā)電,可將其視為較特殊的一個小火電機組,其發(fā)電過程具有可控性。太陽能光復的發(fā)電系統(tǒng)具有直接向特定的用戶或是電網(wǎng)送電的功能,一定程度上將電力系統(tǒng)所具有的可靠性大大提高,但該設備會受到自然環(huán)境的影響,當然也會出先設備故障,影響了該發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率的穩(wěn)定性。小水電站依賴水流量發(fā)電,因此其發(fā)電量是不確定的,雨水量隨著季節(jié)變換而不同,因此小水電站也應當根據(jù)季節(jié)變換以及水流量變化的規(guī)律來進行發(fā)電量的調整。風力發(fā)電具有的主要優(yōu)勢是能夠替代部分的常規(guī)發(fā)電組來進行供電,可以達到節(jié)約燃料的目的,但風力發(fā)電同樣也依賴于風速,因此,其發(fā)電過程也是具有隨機性以及間歇性的,同時具有較差的可控性。
二、分布式電源對電網(wǎng)調度的影響
2.1發(fā)電計劃以及其調度
對分布式電源根據(jù)其發(fā)電功率的可控性,可以分為可控的和不可控的兩大類,前者主要包括生物質能的發(fā)電;后者則主要指依賴于自然能源進行發(fā)電,包括風力、水力發(fā)電等等。對于發(fā)電功率是可控的部分分布式電源,一般來說都可以采用類似于傳統(tǒng)火電的汽輪機來進行發(fā)電,其發(fā)電功率可以進行調控。由于其可以直接作為負負荷接入電網(wǎng)當中,因此對發(fā)電計劃以及其調度具有的影響也較小。不可調控的分布式電源,一般來說指的是風力、水力、光照發(fā)電等,較容易收到氣象環(huán)境以及水文條件等等環(huán)境因素的影響,所以具有較強的隨機性以及波動性,可預測性較差。此類分布式電源的發(fā)電功率是及其不穩(wěn)定的,極大程度上增加了接入電網(wǎng)的負荷所具有的波動性。因此,不可調控的分布式電源其預測經(jīng)度較差,在相當程度上對電網(wǎng)負荷特性造成影響,給電網(wǎng)調度增加了難度。
2.2電網(wǎng)的備用容量
只有當電網(wǎng)中所接入的分布式電源其功率的波動特性以及電網(wǎng)負荷所具有的波動性保持一致時候,分布式電源有效發(fā)揮其自然調峰的功能;相反,則會大大增加電網(wǎng)中的調峰問題。分布式電源進行并網(wǎng)之后,分布式電源的調峰來自于電網(wǎng)總得可用調峰容量以及用于平衡負荷的波動的備用容量之間的差值。因此,若電網(wǎng)中分布式電源其備用容量是有限的,無法對功率波動進行完全平衡時,就應當對分布式電源其滲透率進行限制。一般來說,分布式電源在接入電網(wǎng)過程中的波動是由于風力、小水電等發(fā)電所引起的,而輸出功率以及電流的波動相對于電網(wǎng)來說是具有隨機性的,最嚴重時,所有分布式電源的裝機容量同等大小的功率會全部投入。因此,若要接入數(shù)量較多的分布式電源,應當對相應配備的備用電源進行配備,以便發(fā)電以及符合需求,在出現(xiàn)功率波動時,能被有效平衡,保障整個電網(wǎng)能夠穩(wěn)定安全的運行。
三、分布式電源對電網(wǎng)性能的影響
3.1系統(tǒng)穩(wěn)定性
當較多的分布式電源同時接入電網(wǎng)中時,電壓穩(wěn)定性若降低,一般來說是由于對無功功率具有需求。當前分布式的風電場以及小水電可以視作正的無功負荷,若其容量較大,但具有的對無功的控制能力較欠缺時,就會對電壓穩(wěn)定性造成影響,甚至會導致整個電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓崩潰。由于分布式的電源在并網(wǎng)后可能將配電網(wǎng)的功率流向以及潮流分布進行改變,而在既有電網(wǎng)的規(guī)劃以及設計過程中并未對這一問題進行考慮。因此,分布式電源的功率逐漸注入的過程中,分布式電源其附近的局部電網(wǎng)所具有的電壓以及聯(lián)絡線的功率都極有可能超出安全限制范圍,而對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。并且,隨著分布式電源的裝機容量在整個系統(tǒng)中所占的比例在不斷地增加,其輸出的不穩(wěn)定性對于電網(wǎng)功率的沖擊也在不斷的增加,對于電網(wǎng)系統(tǒng)具有的穩(wěn)定性的影響也愈加明顯,嚴重時甚至會導致系統(tǒng)完全失去動態(tài)的穩(wěn)定性,整個系統(tǒng)瓦解。
3.2電網(wǎng)頻率
在電網(wǎng)調頻方面,若不可調控的分布式電源在整個電網(wǎng)的裝機容量中占據(jù)較小的比重,則注入功率產(chǎn)生的波動對于電網(wǎng)頻率來說具有較微弱的影響,但若分布式電源的數(shù)量及規(guī)模不斷增加,則規(guī)模較大的功率波動對于系統(tǒng)調頻來說會增加其難度,同時,對于分布式電源其運行狀態(tài)也會產(chǎn)生影響。另外,若分布式電源通過微網(wǎng)或是虛擬電廠的形式形成了孤立電網(wǎng),對于孤立系統(tǒng)的電網(wǎng)頻率都會產(chǎn)生影響。
3.3電壓
分布式電源接入電網(wǎng)中,會給配電網(wǎng)能否安全可靠的運行帶來了更多的干擾因素,分布式電源無論是啟停還是故障等都會對電網(wǎng)電壓造成影響。同時,分布式電源的介入位置也將對配電網(wǎng)電壓造成影響,因為分布式電源的接入位置有所不同,則線路的總電壓損耗也不相同,各個節(jié)點的電壓也會受到影響。因此,在配電網(wǎng)調度過程中,調度人員較難對分布式電源其投入時間以及退出時間等進行監(jiān)控,要對電壓進行調控是較為困難的。同樣,在規(guī)模較大的分布式電源在電網(wǎng)中接入后,配電網(wǎng)饋線中傳輸功率會隨之減小,導致饋線各個負荷節(jié)點的電壓不斷抬高。
3.4電能質量
風力發(fā)電以及太陽能發(fā)電等等發(fā)電方式其輸出的電能是具有間歇性的,可能引起電壓的波動,若是采用逆變器并網(wǎng)方式的分布式電源,也不能避免向電網(wǎng)輸入諧波電流,導致電壓的輸出波形出現(xiàn)畸變甚至失真。分布式電源對于電能的質量是有影響的,其影響程度是與電源類型、控制方式、位置以及短路容量等等因素相關的。且若分布式電源的容量若不斷增大,對于電能質量也會造成更大的影響。
四、結語
分布式電源有著種類較多、形式多樣、其具有的特點也不同,但不同的分布式電源對于電網(wǎng)調度的各個方面的工作都會產(chǎn)生不同程度的影響。因此,如何妥善的安排分布式發(fā)電接入電網(wǎng)的位置、數(shù)量以及規(guī)模等等是需要進行研究的一個重要課題,期望在不斷的發(fā)展及研究過程中,能夠找到更優(yōu)良的方式,來控制分布式電源對電網(wǎng)調度造成的影響,并帶來良好的電網(wǎng)效益。