楊雷
摘要:分布式能源規(guī)?;尤腚娋W(wǎng)對電網(wǎng)產(chǎn)生了新的挑戰(zhàn),主動(dòng)配電網(wǎng)(active distribution network,ADN)技術(shù)被認(rèn)為是分布式能源規(guī)?;玫挠行Ъ夹g(shù)途徑。統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(unified power quality controller,UPQC)作為定制電力技術(shù)中功能最強(qiáng)大的電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償裝置,能夠綜合治理主動(dòng)配電網(wǎng)中電能質(zhì)量問題,提高分布式能源接入配電網(wǎng)的滲透率及優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
關(guān)鍵詞:分布式能源;電力系統(tǒng);影響
1 分布式能源的優(yōu)勢
分布式能源作為一種建在用戶端的能源供應(yīng)系統(tǒng),主要以資源供應(yīng)和環(huán)境效益最大化為基本出發(fā)點(diǎn),它之所以能被電力行業(yè)廣泛應(yīng)用,很大程度上源于它自身的多方面優(yōu)勢。第一、環(huán)保性強(qiáng)。因?yàn)榉植际侥茉词墙柚鞣N可再生能源的力量來發(fā)電的,一般分布式能源離負(fù)荷端近,可就近消納減少輸配環(huán)節(jié),減少高壓輸電線路鋪設(shè),節(jié)省投資降低電磁污染。第二、可靠性強(qiáng)。分布式能源項(xiàng)目一般是由散布在居民區(qū)周圍的形成的微型發(fā)電配電自治系統(tǒng)。具有較強(qiáng)的系統(tǒng)獨(dú)立性,用戶能夠自行管控轄區(qū)內(nèi)的分布式能源發(fā)電項(xiàng)目,人為減少停電幾率,尤其是遇到一些電網(wǎng)事故或意外災(zāi)害時(shí),還能實(shí)現(xiàn)自給供電[1]。第三、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。分布式能源無需耗大量資金我,同時(shí)其位置經(jīng)常散布在城市周邊,距離負(fù)荷端較近,有效避免了長距離運(yùn)輸而產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。第四、可操作性強(qiáng)。分布式能源系統(tǒng)具備較佳的調(diào)峰性,一旦發(fā)生異常狀況,就可以視情況靈活迅速地與電力系統(tǒng)切斷,使其獨(dú)立運(yùn)行。
2 分布式能源接入電力系統(tǒng)概述
分布式能源的基本構(gòu)成是:分布式發(fā)電(distributed generation,DG)、分布式儲能(distributed energy storage,DES)、可控負(fù)荷(controllable load,CL)等。分布式能源在一定程度上可承擔(dān)支持系統(tǒng)的責(zé)任,這將取決于適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管環(huán)境和接入?yún)f(xié)議。由于高滲透率分布式能源接入電網(wǎng)后,導(dǎo)致電網(wǎng)潮流雙向流動(dòng)和潮流的不確定性,分布式能源無序地接入將會導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓越限、短路電流增大、供電可靠性降低以及電能質(zhì)量惡化等問題。為實(shí)現(xiàn)分布式能源與配電網(wǎng)的友好集成,提高分布式能源接入配電網(wǎng)的滲透率及其優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水平,更好地滿足電力用戶對電能質(zhì)量和供電可靠性的更高要求,采用主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)被認(rèn)為是規(guī)?;梅植际侥茉吹挠行Ъ夹g(shù)途徑[2]。主動(dòng)配電網(wǎng)(ADN)是通過使用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來管理潮流,以便對局部的分布式能源(DER)進(jìn)行主動(dòng)控制和主動(dòng)管理的配電系統(tǒng)。主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)可以靈活地改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),“主動(dòng)”對分布式能源的性能進(jìn)行分析和預(yù)測,消除分布式能源對配電網(wǎng)產(chǎn)生的影響,實(shí)現(xiàn)分布式能源的高效率利用;同時(shí)能夠提高配電網(wǎng)對綠色能源的兼容性,有效集成高滲透率分布式能源;還能夠充分發(fā)揮分布式電源和主動(dòng)負(fù)荷的作用,最大限度地減少對主網(wǎng)的容量需求,為電網(wǎng)提供調(diào)頻和電壓無功控制的幫助;并巨具有良好的自愈能力,使供電質(zhì)量顯著提高;還可以延緩對配電網(wǎng)升級的投資,提高配電網(wǎng)的智能化水平。
3 分布式能源對電力系統(tǒng)的影響
根據(jù)分布式能源的位置、負(fù)荷量、容量、類型等因素,分布式能源可能有效降低網(wǎng)損。可有有效提升未來智能配電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)。隨著國網(wǎng)對智能電網(wǎng)發(fā)展的規(guī)劃,適用于中國國情的智能電網(wǎng)系統(tǒng)將會建成。大量中低壓配電網(wǎng)接入的分布式能源將徹底改變傳統(tǒng)配電系統(tǒng)單向潮流的特點(diǎn),數(shù)以萬記的分布式光伏需要系統(tǒng)配備新的保護(hù)方案、電壓控制策略和檢測儀表以滿足雙向潮流等產(chǎn)生的問題;隨著智能電網(wǎng)概念的深入,需求側(cè)管理(Demand response)將對傳統(tǒng)配電網(wǎng)提出技術(shù)方面的新要求,傳統(tǒng)的發(fā)輸配用環(huán)節(jié)將在這一概念下逐漸在配用側(cè)逐漸深入延伸;在智能配電網(wǎng)中,數(shù)字化技術(shù),如實(shí)時(shí)監(jiān)控、資產(chǎn)管理和決策分析等方面將逐漸取代傳統(tǒng)的以模擬技術(shù)為基礎(chǔ)的配電網(wǎng)絡(luò),這就對配電網(wǎng)的供電可靠性、電能質(zhì)量、自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和規(guī)劃提出了更高級的要求;分布式光伏的大量接入加大了負(fù)荷預(yù)測難度,改變了既有的負(fù)荷增長模式,也使配電網(wǎng)的管理變得更為復(fù)雜。
3.1 對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響
分布式能源接入電力系統(tǒng)后,對電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的影響有利也有弊。其積極影響主要表現(xiàn)在正常狀態(tài)下,分配式能源接入配電網(wǎng),可以有效效提高配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)功能,降低其電能損耗,還可以在電力系統(tǒng)供電中斷后,作為后備電源有效減少停電時(shí)間,科學(xué)控制停電區(qū)域[3]。此外,它還能夠有效緩解電力系統(tǒng)運(yùn)行中的配電網(wǎng)容量不足,顯著增加配電網(wǎng)的輸電裕度,這都將進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。而就其對電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性負(fù)面影響如下:第一,當(dāng)分布式能源與配電網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)保護(hù)設(shè)備配合不當(dāng)會造成保護(hù)誤動(dòng)作。第二,當(dāng)分布式能源的容量、安裝位置以及具體的連接方法不合適時(shí),也將降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。第三,分布式能源接入電力系統(tǒng)后,其滲透率也將影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2 分布式電源接入后對電壓的影響
電壓閃變。分布式發(fā)電引起電壓閃變的因素包括:某個(gè)大型分布式單元的啟動(dòng)、分布式單元輸出的短時(shí)劇變以及分布式單元與系統(tǒng)中電壓反饋控制設(shè)備相互作用而帶來的不利影響。引入大量諧波。由于大量電力電子器件應(yīng)用于分布式發(fā)電,所以不可避免地給系統(tǒng)帶來大量諧波,諧波的幅度和階次受到發(fā)電方式以及轉(zhuǎn)換器的工作模式的影響。分析了分布式電源對電能質(zhì)量的影響,針對大型配電網(wǎng)討論引入DG后一些重要母線的諧波電壓水平,提出可以在諧波電壓水平較高的母線上安裝特殊濾波器來抑制諧波。
3.3 諧波影響
大多分布式能源都配有電力電子轉(zhuǎn)換器件,這些電力電子器件在能量轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生電力諧波。電力諧波可與配電設(shè)備產(chǎn)生諧振產(chǎn)生過壓或過流,損壞電氣設(shè)備或降低使用壽命,同時(shí)電力諧波降低供電品質(zhì),影響公共電網(wǎng)的正常順利運(yùn)行。
3.4 對系統(tǒng)保護(hù)的影響
由于分布式電源的接入可能導(dǎo)致雙向潮流,并且一些分布式電源(如風(fēng)電)出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性將導(dǎo)致其頻繁的投切,這些都對傳統(tǒng)的繼電保護(hù)產(chǎn)生極大的威脅。1)DG運(yùn)行時(shí)可能會引起繼電保護(hù)的失效。DG產(chǎn)生的故障電流可能會減小流過饋線繼電器的電流,從而使繼電保護(hù)失效。2)DG接入配電網(wǎng)后可能會使繼電保護(hù)誤動(dòng)作。相鄰饋線的故障有可能會使原本沒有故障的饋線跳閘[4]。3)改變了配電網(wǎng)的故障水平。故障水平提高還是降低取決于運(yùn)行的分布式電源數(shù)量和種類,故障水平的提高要求開關(guān)設(shè)備的升級,故障水平的降低可能會給過電流保護(hù)帶來問題。
總結(jié)
分布式能源作為一種距離用戶端較近的能源供應(yīng)系統(tǒng),它具有環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、可靈活操作、可靠性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢,所以已經(jīng)被廣泛接入電力系統(tǒng)中,并對電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)、電壓、供電可靠性等多方面產(chǎn)生了重要的影響。
參考文獻(xiàn)
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