分布式电源接入对电能质量的影响研究

2021-03-10刘子钰邹婷张鑫蕊贾析睿

科技创新导报 2021年25期

刘子钰邹婷张鑫蕊贾析睿

摘要：随着电网结构的不断改进，对电能质量的要求越来越高。优质的电能质量是合格用电的保证，所以保证电能质量水平尤其重要。分布式电源的并网会对系统电能质量造成很多影响，其中有好的影响，同时也有不好的影响。从利来说，要加强分布式电源的并网投入;从弊来讲，要分析弊端所在以此对问题进行改善。本文对分布式发电接入电网对电能质量的影响进行了分析与研究。

关键词：分布式发电电能质量新能源研究

Abstract： With the continuous improvement of power grid structure， the demand for power quality is becoming higher and higher. Superior quality power quality is the guarantee of qualified power consumption， so it is particularly important to ensure the level of power quality. The grid connection of distributed generation will have a lot of impact on the power quality of the system， both good and bad. In terms of profit， we should strengthen the grid connection investment of distributed generation; In terms of disadvantages， we should analyze the disadvantages in order to improve the problems. This paper analyzes and studies the impact of distributed generation connected to power grid on power quality.

Key Words： Distributed generation; Power quality; New energy; Research

1.分布式发电技术的研究背景

众所周知，石油等不可再生能源历经了长久发展，但这些能源不是取之不尽用之不竭的，煤炭、石油等资源的过度开采造成了能源短缺，石油危机迫在眉睫。化工能源固然重要，但它们在使用中对环境的影响也是不可估量的。为了应对石油等能源短缺和对环境影响恶劣这两个问题，新能源的研究被各国提上了日程。

新能源的种类很多，利用方式自然也有很多，其中，为人们生活供电是其主要利用方式，分布式发电这个研究课题也应运而生，并成为了我国传统电网向智能电网转变的重要标志。

分布式发电，是将小规模发电机组配置在电网中。它和集中式发电不同的是可以配置在用户附近，更加方便电力用户的使用。目前，分布式电网大多都接入中低压配电网，它生产电能的效率高并且可靠，发电方式灵活多变，它和传统发电相比最大的特点是对环境友好。分布式发电的广泛应用补足了传统发电的不足之处，现已得到许多国家的青睐[1-3]。

2.分布式电源的特点及发展现状

分布式电源并不是近些年来电力科技的新产物，我国早期的小型火電厂就是分布式发电的一种应用，但它们在发展中因自身缺陷而被时代遗弃了。近年来，分布式电源发展趋势越来越好，它能够直接接入配电网或分布在用户现场附近，对电力系统来说越来越重要。在我国始终重视开发清洁能源，极力创造对环境友好的供电用电环境。作为清洁能源应用的重要方式，分布式电力自然受到国家的重视。我国现已有了许多清洁能源发电站，例如光伏发电站、风力发电站等，它们大多为分布式发电技术提供支持[4-7]。

3.电力系统中的电能质量问题

电能是人们生活中必不可缺的一部分，它的质量关系着每个人，以下4点因素详述了电能质量为何越发受到人们的关注。（1）许多当代的电子设备都带有基于微处理机的电子器件，电磁干扰对其影响极大。（2）随着生活水平的不断提升，人们越来越重视电力系统运行效率，尤其对用电设备方面格外重视。但凡事都有两面性，用电设备的使用虽说会给人们提供便捷，但它也会造成电网谐波污染。（3）随着电力在人们生活中的日益渗透，用户在方方面面的用电过程中对电能的要求越来越高，对电能质量越来越重视。（4）电力网是由很多部分构成的，各方面要做到协调同步，任何一个局部出了差错都会造成故障甚至是重大损失。所以，发电方在供电时既要保证电能可靠，更要极杜绝设备带来的电力扰动，因此电能质量格外重要[8-12]。

4.电能质量的评定标准

在电力系统运行过程中，不可能保证始终以额定电压、额定电流等额定值运行;实际运行难免会较理想状态有所偏移。既然有差异，那么实际值和理想值之间就存在差值。电压指标作为衡量电力系统运行的重要指标之一，它的变动对电网的影响很大。其中，电压变的不一样了叫作电压偏差，表征电压发生渐变时，离额定值越来越远的水平。电压偏差的计算方法也很简单，就是用某一点实际运行中所测的电压值减去电网电压，得到一个值，再用这个所得的值除以额定电压，也就是说，求出来的是实际电压较系统电压的偏移值在额定标准电压中所占的比例，所以结果用百分数表示最形象。

稳态电压变动和最大电压变动是衡量快速电压变动的两个指标。电压在变化之前会维持在一个稳定状态，后发生变动。这个变动在持续一段时间之后又会达到一个新的稳定的状态。通过技术测出这两个稳定情况之下的两个电压，后用两个数据作差，得到的差值就是稳态电压变动。最大电压变动，顾名思义就是电压变动的最大幅度。电网初始运行时，会维持在一个稳定状态，后随着运行时间的增长，各项指标会在持续运行中发生变动。在所有变动的数值中一定存在一个最大值和最小值，那么之前的稳态电压值和后出现的变动最大值或最小值之间的差值，便是最大电压变动量。

随着科技的愈加发达，电网规模日益扩大，人们对电网的要求也越来越高。电能质量是衡量电网水平的重要因素，所以确保电能质量的优质格外重要[13-15]。

5.分布式电源并网对电能质量的影响

分布式发电技术势不可挡。它对电力系统电能质量、负荷预测、系统潮流、保护装置等多方面均有影响。（1）集中式电网一般呈辐射状供电;稳态运行时，电源端电压最高，从电源端开始，沿着输电线路到负载端，就这一方向，电压越来越低，负载端电压是最低的。分布式电源接入后，会输出功率，补偿了一部分原电网的功率，这样一来，线路上输出的功率就少了;功率降低了，线路的电压损失自然也更少了。电压损耗的减少使得沿馈线的各负荷节点处电压被抬高，会造成某负荷节点电压超过标称值，严重的还会干扰潮流的方向。（2）分布式电源并网会用到很多的电力电子元件，几乎每个元件都要运行投入使用，这样就不可避免频繁地开关倒换，容易造成谐波污染。（3）分布式电源的启停不易控制，并且受到许多因素的制约。地理位置不同会限定它的使用，用电方的要求也是相当重要的制约条件，其次还有政策法规限定。由于制约因素过多，因此就要求分布式电源要有规则地启动和停运。不规则启停，会造成功率的不稳定变动，进而干扰到电压控制设备，进而造成配电网明显的电压波动。风速和太阳光照属于自然因素，极其不可控，它们的变动会使风力发电、光伏发电设备产生电压波动。以风力发电厂为例，当实际风速低于风机并网发电的最大风速时，风机会退出额定运行状态。如果很多的机组同时退出，则会对配电网产生相当剧烈的打击。以上举例为风机不正常运行情况下会造成的问题，那么在风力发电机组正常运行时，风速也不是一成不变的，它的正常变化依然会给电网造成不好的影响。（4）分布式电源在接入电网之后不会一直维持稳定运行，它的发电容量和当地负荷不一致时，就失去了稳定。失稳运行极易给电能质量造成不好的影响，会增加电压的波动程度。此外，分布式电源的容量、并网位置、控制方式的选取均会影响线路潮流变化，选择不合适会使调压过程困难，从而造成电压波动。（5）分布式发电机大多是三相机组，但由于科技的发达，单相机组的分布式发电机也应用到了人们的日常生活中，这些机组会使得三相不平衡，给低压配电网带来影响。（6）关于孤岛效应。所谓孤岛效应，就是指并网光伏发电系统原本在对本电网供电，后当电力网骤然失去电压时，该供电装置依旧对电网中的邻近某些线路供电的一种效应。孤岛方式下运行对储能要求很高，若缺少储能装置或者装置不具备所需的能量，则容易导致电压波动与闪变。

参考文献

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