分布式电源对配电网影响与协调控制策略研究

王新宇

摘要：近年来，随着国家加大对风能、太阳能等清洁能源发展的政策支持力度，分布式清洁能源得以快速发展。分布式电源主要并网于配电网系统，分布式电源的并网使得传统配电网的运行状况产生了深刻的变化。基于分布式电源大规模并网对传统配电网产生深刻影响，在配电网规划方面需重新考虑分布式电源并网，充分发挥规划引领作用，为分布式电源安全便利并网奠定基础。因此，本文对分布式电源对配电网影响与协调控制策略进行研究。

关键词：分布式电源；配电网影响；协调控制策略

分布式电源作为新兴供电方式，发展速度会加快，对应配电网的设计、运行和控制都需要做出相应的改变和优化，其中，光伏电源是分布式电源中发展最快的一种供电方式。所以，需要深入探析分布式电源对于配电网的影响，探究新的技术，使分布式电源的并网对配电网起到积极的作用。

分布式电源发电特点

分布式电源（简称DG）发电，主要是可再生能源发电，其主要发电形式为低高温燃料电池、光伏（PV，单晶硅、多晶硅）、聚光光伏（CPV）、薄膜太阳能、小型水力发电、风能发电、潮汐发电、海洋热能转换等，其特点是发电具有间歇性、波动性以及发电极限无法确定无法准确预测发电容量界限等。将其并入现有电网，既对电网形成了有益补充，也给电网正常运行带来了新的挑战。

1DG对配电网影响

1.1对配电网安全稳定性的影响

DG类似一个个小型发电厂，千差万别、不同形式的并网发电设备并接在电网上，进一步增加了电网的技术复杂性，成倍地增加了调度难度。小型DG也没有像大型发电厂一样建有符合电网要求的完备和先进的遥测和遥控设施。该系统一旦发生事故不能及时断开，潮流倒送到电网，将对局部电网产生冲击，电网系统的安全性、稳定性将会受到一定程度的影响和削弱。

1.2DG对配电网可靠性的影响

由于DG在运行方式方面存在差异，进而，在一定程度上影响配电网的可靠性：

1.2.1在配电系统中，如果DG作为备用电源使用，在电网供电能力不足的情况下，DG通过向外送电，配电网的过负荷和堵塞就可以部分消除，配电网的裕度就可以增加。

1.2.2当DG与系统电源并网运行，配电网运行的可靠性、稳定性在自身稳定性、可靠性和运行经验等因素的影响下面临严峻的考验。DG接入配电系统之后，孤岛运行将可能会成为一种新的运行方式。所谓“孤岛”是指无论是主配电网，还是DG，当其中的任一开关出现跳闸，DG与主配电网解列后，依然能够向独立的配电网进行供电，满足用户的用电需要，进而形成孤岛运行状态。DG的独立运行在孤岛状态，电压和频率得不到有效控制，所提供的电能可能会发生无法满足电力用户需求的情况，负荷可能出现的供需不平衡将严重损害电能质量。此时由DG供电的线路电压会慢慢衰减，从而造成电力用户电压过低，在一定程度上会损伤用户的用电设备和配电网设备。

1.3DG并网对电能质量的影响

DG并网对配电网的电能质量影响主要体现在：

1.3.1造成系统的电压闪变

DG的起动和停运与用户需求、气候条件等众多因素有关，其不确定性易造成配电网明显的电压闪变.同时，若DG输出突然变化，DG和反馈环节的电压控制设备相互影响也易直接或间接引起电压闪变.

1.3.2对系统产生谐波污染

基于电力电子技术逆变器的开关器件频繁开断易产生开关频率附近的谐波分量，对电网造成谐波污染.

1.3.3对系统电压波动的影响

传统配电网中有、无功负荷随着时间变化会引起系统电压波动.并网DG对配电网电压波动的影响要视其具体情况，当DG与当地负荷协调运行时（负荷与DG输出量同步变化）DG将抑制系统电压的波动；若DG与当地负荷不协调运行时系统的电压波动将更严重.并网DG由于接入位置、容量和控制的不合理，常使配电线路上的负荷潮流变化较大，加大配电网电压的调整难度并使其发生波动。

1.4DG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DG和传统电源并存的现状。受分散性的影响和制约，导致大量DG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DG的运行进行实时的监控，在一定程度上增加了安排DG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DG，进而对DG的运行加强管理。

1.5DG对配电网规划的影响

大量DG接入配电系统运行后，一系列由分布式发电引起的配电网综合性问题将影响系统的运行。要实现电网的安全、优质运行，必须使DG能够接受调度，从而必须添置必要的电力电子设备，将DG单元集成到现有的配电系统中。与过去相比，DG的出现会使电力系统的负荷预测、规划和运行具有更大的不确定性。为了获得正确的决策，必须给出DG的最优位置和容量，对DG给配电网造成的影响做出准确的评估，使得DG在电网的逐步渗透不会破坏电网运行的安全性和经济性。

2DG配电网协调控制策略

2.1并网运行

微电网中央控制器执行并网运行的实时控制策略。为提高可再生能源利用效率，微电源一般以最大出力运行，储能装置将起到平抑微电源出力波动、削峰填谷等作用。同时，储能控制器将按照中央控制器下达的调控指令实现储能装置的充放电，确保联络线路输送功率在规定的范围之内运行。

2.2孤网运行

微电网中央控制器执行孤网运行实时控制策略。一般将可控的微电源作为微电网主电源，并以恒压恒频（U/f）控制方式运行，其他微电源和储能装置则根据微电网中央控制器下达的调控指令调节各自的运行出力，实现微电网内部电力供需平衡。当可控微电源和储能装置的调节能力不足时，微电网中央控制器将下达微电源/储能/负荷投切指令。

2.3并网转孤网

当微电网中央控制器检测到公共连接点（pointofcommoncoupling，PCC）处电压、频率或潮流发生骤变时，并网开关保护装置动作，微电网从并网状态转为孤网状态。这种运行模式转换如果是事先未知的，称为非计划并网转孤网；如果是基于微电网经济运行或事先安排，微电网主动与配电网断开，称之为计划并网转孤网。

2.4孤网转并网

孤网运行时，微电网中央控制器时刻检测PCC处的电压、频率等运行参数，若PCC处的各项运行参数恢复了正常，则微电网中央控制器向能量管理站发出可并网信号，并向配电网调度中心提出并网申请。当配电网调度中心同意并网时，经同期检测，实现微电网同期并网运行。

结束语：

分布式发电作为一种依托于新能源发展起来的发电模式，具有一定的优势和科学性，能够积极优化调节供电结构，改变传统供电模式的弊端，是我国调整能源消费结构、履行碳排放承诺、促进经济和社会的可持续发展的必然选择。为充分接纳分布式电源，协调大电网与分布式电源之间在可控性、易用性之间的矛盾，发挥分布式电源为电网和用户带来的价值和效益，研究分布式电源并网技术，做好分布式电源规划与电网规划的衔接有着积极的意义。

参考文献：

[1]分布式电源对配电网影响与协调控制策略研究[J].张凯翔，张肖青.智能电网.2017（04）

[2]分布式电源对配电网电压的影响分析及其优化控制策略[J].肖浩，裴玮，邓卫，孔力.电工技术学报.2016（S1）

[3]分布式电源并网对配电网的影响[J].田志存.农村电工.2017（08）