分布式電源對電網調度的影響

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，分布式電源在電網調度中的優勢逐漸凸顯。文章對分布式電源以及其特點進行了詳細的介紹，從并網運行這一角度出發，并分別從電網調度的各個方面及環節進行詳細分析，包括系統穩定性、電網頻率以及電壓等等，充分表明利用分布式電源接入電網，對電網所帶來的積極影響。

[關鍵詞]分布式電源；電網調度；系統穩定性

引言：

當前電網調度已然形成了智能電網大環境的局面，而分布式電源依賴其自身所具有的優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境友好等等。分布式發電中利用可再生能源進行發電的特點，能夠有效的幫助電網環節關于能源的矛盾，且有助于節能減排，達到改善環境的目的?，F今，隨著越來越大規模的分布式電源接入了電網中，對于電網調度的影響不斷增加，因此，如何保證電網調度的管理模式能夠適應電網運行所要求的安全性以及穩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，可以實現在用戶現場或選擇在較為接近用電現場的地方，由用戶或是獨立發電商自行的進行容量較小的發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^公共網絡直接的向用戶供電，也可以通過接入電網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電、小水電以及生物質能的發電等等。生物質能的發電方式通常是采用內燃機發電機以及往復式的發電機等來進行發電，可將其視為較特殊的一個小火電機組，其發電過程具有可控性。太陽能光復的發電系統具有直接向特定的用戶或是電網送電的功能，一定程度上將電力系統所具有的可靠性大大提高，但該設備會受到自然環境的影響，當然也會出先設備故障，影響了該發電系統的輸出功率的穩定性。小水電站依賴水流量發電，因此其發電量是不確定的，雨水量隨著季節變換而不同，因此小水電站也應當根據季節變換以及水流量變化的規律來進行發電量的調整。風力發電具有的主要優勢是能夠替代部分的常規發電組來進行供電，可以達到節約燃料的目的，但風力發電同樣也依賴于風速，因此，其發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、分布式電源對電網調度的影響

2.1發電計劃以及其調度

對分布式電源根據其發電功率的可控性，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電；后者則主要指依賴于自然能源進行發電，包括風力、水力發電等等。對于發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火電的汽輪機來進行發電，其發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當中，因此對發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、光照發電等，較容易收到氣象環境以及水文條件等等環境因素的影響，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電功率是及其不穩定的，極大程度上增加了接入電網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度較差，在相當程度上對電網負荷特性造成影響，給電網調度增加了難度。

2.2電網的備用容量

只有當電網中所接入的分布式電源其功率的波動特性以及電網負荷所具有的波動性保持一致時候，分布式電源有效發揮其自然調峰的功能；相反，則會大大增加電網中的調峰問題。分布式電源進行并網之后，分布式電源的調峰來自于電網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過程中的波動是由于風力、小水電等發電所引起的，而輸出功率以及電流的波動相對于電網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，以便發電以及符合需求，在出現功率波動時，能被有效平衡，保障整個電網能夠穩定安全的運行。

三、分布式電源對電網性能的影響

3.1系統穩定性

當較多的分布式電源同時接入電網中時，電壓穩定性若降低，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，就會對電壓穩定性造成影響，甚至會導致整個電網系統的電壓崩潰。由于分布式的電源在并網后可能將配電網的功率流向以及潮流分布進行改變，而在既有電網的規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所具有的電壓以及聯絡線的功率都極有可能超出安全限制范圍，而對系統的穩定性造成影響。并且，隨著分布式電源的裝機容量在整個系統中所占的比例在不斷地增加，其輸出的不穩定性對于電網功率的沖擊也在不斷的增加，對于電網系統具有的穩定性的影響也愈加明顯，嚴重時甚至會導致系統完全失去動態的穩定性，整個系統瓦解。

3.2電網頻率

在電網調頻方面，若不可調控的分布式電源在整個電網的裝機容量中占據較小的比重，則注入功率產生的波動對于電網頻率來說具有較微弱的影響，但若分布式電源的數量及規模不斷增加，則規模較大的功率波動對于系統調頻來說會增加其難度，同時，對于分布式電源其運行狀態也會產生影響。另外，若分布式電源通過微網或是虛擬電廠的形式形成了孤立電網，對于孤立系統的電網頻率都會產生影響。

3.3電壓

分布式電源接入電網中，會給配電網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電壓造成影響。同時，分布式電源的介入位置也將對配電網電壓造成影響，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，各個節點的電壓也會受到影響。因此，在配電網調度過程中，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控，要對電壓進行調控是較為困難的。同樣，在規模較大的分布式電源在電網中接入后，配電網饋線中傳輸功率會隨之減小，導致饋線各個負荷節點的電壓不斷抬高。

3.4電能質量

風力發電以及太陽能發電等等發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方式的分布式電源，也不能避免向電網輸入諧波電流，導致電壓的輸出波形出現畸變甚至失真。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調度的各個方面的工作都會產生不同程度的影響。因此，如何妥善的安排分布式發電接入電網的位置、數量以及規模等等是需要進行研究的一個重要課題，期望在不斷的發展及研究過程中，能夠找到更優良的方式，來控制分布式電源對電網調度造成的影響，并帶來良好的電網效益。