陳明 梁磊 王菊隆

摘 要 進(jìn)入二十一世紀(jì)后，我國更加重視對清潔能源的開發(fā)和利用，風(fēng)能發(fā)電、光伏發(fā)電、垃圾發(fā)電、潮汐發(fā)電等分布式發(fā)電模式得到了快速的發(fā)展。由于以上發(fā)電模式的發(fā)電量相對較小，并且發(fā)電量具有不穩(wěn)定的特性，因此，當(dāng)這些分布式電源接入電網(wǎng)后會對大電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。本文主要分析了高滲透下分布式發(fā)電接入電網(wǎng)后對大電網(wǎng)的影響。

【關(guān)鍵詞】高滲透率 分布式發(fā)電 大電網(wǎng)穩(wěn)定性

1 分布式電源概述

為了使分布式發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能得到更好的利用，通過建立微電網(wǎng)對電能進(jìn)行協(xié)調(diào)分配，可以達(dá)到對用戶用電進(jìn)行削峰填谷的作用。分布式發(fā)電系統(tǒng)大都是采用自然能源進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電量的多少和環(huán)境因素有很大的關(guān)系，比如：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要看所在地的風(fēng)力能源的多少，不同季節(jié)不同時間的風(fēng)量不同，通過風(fēng)力推動發(fā)電機產(chǎn)生的電能自然也不同，因此，通過微電網(wǎng)的建立可以對系統(tǒng)所產(chǎn)生電量進(jìn)行有效的集合，然后進(jìn)行合理的分配。下面主要介紹了幾種不同的清潔能源發(fā)電系統(tǒng)。

1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)

光伏發(fā)電是一種新型的綠色發(fā)電模式，通過對太陽能的轉(zhuǎn)化達(dá)到發(fā)電的目的。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要的元器件是光伏太陽能電板、逆變器和控制器，通過這三部分的相互配合對太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后將產(chǎn)生的電能存儲在電池中。光伏電站的發(fā)電量主要是看電站所在地的太陽光能，所以，光伏電站只有在白天才可以進(jìn)行發(fā)電工作，并且整體光伏電站的整個發(fā)電過程呈不穩(wěn)定性，不能像火力發(fā)電一樣有穩(wěn)定的電能產(chǎn)出。光伏電池片大都是通過串聯(lián)或并聯(lián)連接，所以光伏陣列中的P-U特性曲線呈拋物線狀，通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器調(diào)節(jié)可以對系統(tǒng)中的功率最大進(jìn)行跟蹤控制。

1.2 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中主要是通過風(fēng)能帶動扇葉的轉(zhuǎn)動來進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電量的多少主要有當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源的豐富度來進(jìn)行控制。整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要有以下幾部分構(gòu)成：

（1）扇葉；

（2）發(fā)電機；

（3）整流器；

（4）逆變器。

風(fēng)力發(fā)電主要是運用了空氣動力學(xué)的基本原理，風(fēng)力發(fā)電的效果與風(fēng)速和空氣密度有很大的聯(lián)系。依靠風(fēng)能對扇葉進(jìn)行推動旋轉(zhuǎn)，帶動風(fēng)機內(nèi)部的發(fā)電機運轉(zhuǎn)，達(dá)到發(fā)電的目的。由于風(fēng)力發(fā)電在不同時刻所產(chǎn)生的電能有很大的區(qū)別，所以，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率也存在一個最高點，通過對風(fēng)力輸出功率曲線的研究可以更好的掌握其并網(wǎng)后對大電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。

2 高滲透下分布式發(fā)電對大電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

2.1 微電源與大電網(wǎng)互聯(lián)簡述

目前，雖然分布式發(fā)電得到了大力的推廣，但是在實際的電力并網(wǎng)過程中存在著很大的問題。分布式電力系統(tǒng)由于發(fā)電量的不穩(wěn)性，其功率的變化會對整個電網(wǎng)的運行穩(wěn)定性造成波動，特別是越來越多的孤島運行微電源接入電網(wǎng)后，對大電網(wǎng)引起的波動更大。由于我國分布式微源的起步相對較晚，對分布式微源接入電網(wǎng)后穩(wěn)定運行的經(jīng)驗不足，所以，我國對于不同滲透率下的微源入網(wǎng)仍處于研究探索階段，表1是對微電網(wǎng)與大電網(wǎng)互聯(lián)的系統(tǒng)參數(shù)描述。

2.2 靜態(tài)電壓穩(wěn)定性

對于分布式發(fā)電對電網(wǎng)穩(wěn)定性的研究應(yīng)通過對微源入網(wǎng)的建模開始著手，根據(jù)理論上的不斷進(jìn)步來促進(jìn)實踐中的成功。隨著我國對清潔能源開發(fā)力度的加大，越來越多的分布式發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)運而生，大量的分布式電力系統(tǒng)可以產(chǎn)生大量的電力能源，分布式發(fā)電系統(tǒng)對于多余的電能必須進(jìn)行接入電網(wǎng)處理，由于分布式電源的不穩(wěn)定因素，所以給整個電力系統(tǒng)造成了很大的壓力。微電網(wǎng)可以對區(qū)域內(nèi)的分布式發(fā)電量進(jìn)行集合，然后輸送到大電網(wǎng)中，導(dǎo)致電網(wǎng)中產(chǎn)生了高電抗的情況，影響輸電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。通過對靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的研究可以更好的了解電能接入電網(wǎng)后的運行情況，在不同的滲透率下電網(wǎng)運行過程中的波動明顯不同，接入電網(wǎng)滲透率不斷加大的過程可以使微電網(wǎng)對整個大電網(wǎng)的電壓起到一定的支撐作用。但是在隨著滲透率的不斷加大，會使電網(wǎng)中的原本穩(wěn)態(tài)受到破壞，其中包括運行電壓的不穩(wěn)定性和輸送功率的不穩(wěn)性，因此，在微電網(wǎng)接入大電網(wǎng)是應(yīng)對微電網(wǎng)的滲透率進(jìn)行一定的控制，找到一個合適的平衡點，盡量減少對大電網(wǎng)運行的影響。

2.3 動態(tài)特性分析

通過微電網(wǎng)集合的分布式電站的電能接入大電網(wǎng)后，勢必會不同程度的對大電網(wǎng)的運行造成一定的影響，因此，可以通過電能接入前通過設(shè)置變壓器進(jìn)行變壓處理的方法來減少對大電網(wǎng)的影響。在進(jìn)行動態(tài)特性研究時應(yīng)首先設(shè)定電力輸電線路三相短路，在發(fā)生故障的過程中來通過逆變器與電網(wǎng)進(jìn)行連接。電能通過逆變器接入大電網(wǎng)后產(chǎn)生的功率特性曲線是不斷變動的，應(yīng)將滲透率盡量保持在變化的峰值范圍內(nèi)，使接入電能的電壓對整個系統(tǒng)電壓起到一定的支撐作用，否則，可能會引起輸電系統(tǒng)的整體震蕩。對微電網(wǎng)的接入策略根據(jù)實際情況進(jìn)行一定的調(diào)整，使接入電能可以在電壓和頻率上盡量與大電網(wǎng)中的輸送電能盡量保持一致，這樣才能使大電網(wǎng)保持相對穩(wěn)定運行。

3 結(jié)束語

綜上所述，高滲透率下分布式微電源在接入大電網(wǎng)后必然會對電網(wǎng)的正常運行產(chǎn)生一定的影響，但是，通過調(diào)整適當(dāng)?shù)慕尤氩呗詴ΡＷC電網(wǎng)運行穩(wěn)定性產(chǎn)生積極的效果。本文主要闡述了高滲透率下分布式發(fā)電對大電網(wǎng)運行的影響，希望可以給電力行業(yè)從業(yè)人員提供一些參考。

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作者單位

1.南瑞集團(tuán)公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院） 江蘇省南京市 211106

2.國電南瑞科技股份有限公司 江蘇省南京市 211106