摘要：新能源投入实际使用，对以传统能源接入为出发点进行建设的配电网，无论是运行的灵活性，还是整体的经济性或使用的安全性，都提出了更严苛的要求。传统配电网面临着巨大的挑战，迫切需要整改，不断提升可靠性及适应性，降低接入问题造成的影响，避免波及到社会生活与生产用电的正常使用，顺利完成传统配电网向现代主动配电网的转变。
关键词：新能源接入；配电网；影响；措施
随着经济发展，电力需求越来越大，在国内外科学研究表明，经济发展和电力消费间存在紧密联系。国外有关专家对电力消费与需求提出因果关系分析的概念和方法后，关于因果关系的检验方法得到很大发展和应用。传统的能源转化过程中对环境污染大，随着人们的环保意识越来越强，逐步开始挖掘风能、光伏等新的能源种类。随着各种新能源的不断发展与应用，如何解决新能源的有效接入已经成为当前电网发展的一项核心工作内容。
一、新能源分类
（一）光伏电池技术
太阳能光伏电池发电技术利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转化为电能。光伏发电设备的核心部件是太阳能电池板，目前主流是薄膜式太阳能电池板，发生在其上的光电效应将太阳能转换为电能。电池板在太阳光的照射下，在它的半导体上的价电子成为自由电子与空穴，P-N结上形成了空穴-电子对，在电场作用下接通电路形成电流。为达到客户所要求的额定输出电压和输出功率，可以将太阳能电池板进行灵活的组合安装，我们称这样的一组太阳能电池板为光伏组件。
（二）风力发电
风能是由于地球各部分的太阳辐射不同造成各地受热不均，从而引起各地气压和温差不同，导致空气流动而产生的能量。风能既是可再生能源，也是一次性能源，同时也是一种清洁能源。风力发电技术是将风能转换成电能的发电技术，是利用天然风的动能使叶片转动，叶片上的转矩带动发电机的转子旋转，通过电磁感应产生电能。
（三）微型燃气轮机
微型燃气轮机是指功率在几百千瓦以内的小型热动装置，以可燃性气体或液体为燃料，可同时产生热能和电能，与常规发电机组相比具有寿命长、可靠性高、燃料适应性好、污染小并且便于灵活控制的优点，是目前实现冷、热、电联产的主要设备，若实行热电联产，效率可达到75%，它也是具有广泛应用前景的分布式发电系统。
（四）燃料电池技术
当前有很多分布式发电技术，其中之一具有清洁、高效优点的燃料电池有广泛的应用和发展空间。作为将储存在氧化剂和化学燃料内的化学能清洁、高效转化为电能的电力技术，其最早在航天及军事领域得到发展应用，而后广泛应用于电力汽车和电力发电等民用领域。燃料电池由电解质将其阳极和阴极分开，发生电化学反应时从外部将氧化剂和化学燃料提供给阴、阳两级，而后由电解质输送带电粒子引起电位差，在外电路表现为引起电子定向移动，发出直流电。
二、能源接入对配电网造成的影响
（一）新能源的接入直接影响到配电网的电能质量
很多新能源如风能及太阳能都直接受到环境的影响，环境条件好发电多，环境条件恶劣则发电少，并不稳定，具有间接性。并且，相关设备的电力元器件具有整流逆变性能，发电时会出现直流与谐波，一旦进入到电网，会影响配电网的电压，造成传输中的电能质量存在问题，也会加重系统仪表与设备的负荷，使得检测到的数据不稳定。并网电能的使用存在很多的随机因素，并且可调性差。并网过程中会出现强冲击电流，影响到电网中电力频率与电压，造成相关数据出现偏差与波动，使得馈线中的潮流发生变动，影响稳态电压在分布以及无功上的相关特性，最终使得电网不可控性加大，调峰的实际容量余度出现偏差。过多地启动新能源的发电单元会加大配电网络的负荷变动，从而难以更好地对电压进行调整。新能源发电装置配备有很多电子设备，与传统电网在调控上存在很大差别，如果出现问题，会引起电流进入电网，造成电网安全问题。
（二）新能源的接入会造成配电网的损伤
一直以来我国配电网都属于单向式的电源辐射性的网络类型，一旦新能源接入，原有的配电网将会转变成在用户之间形成互联的多点弱环类型，电网分布形式需要从根本上转变，而且难以监测到线路负荷的大小与方向。配电网的损伤涉及到网络负载，并且与直接电源的实际所在地、实际容量相关。
（三）新能源的接入直接影响到配电网的即时监控
当前我国的配电网基本都是具有放射性能的无源网，供电部门能够直接开展信息采集、开关操作、能源调度。一旦接入新能源，相关的操作将会变得复杂化，监测孤岛现象很容易出现。在这些孤岛上无论是实际的电压大小还是具体的频率值都无法直接进行监测与控制，当出现数值异常，将会影响到用户的正常使用，甚至损坏用户的设备。当线路负载量大于孤岛中逆变器的实际容量，不仅会损毁逆变器，还会危及到检修人员的生命安全。如果进行关闸操作，又会造成再次跳闸，引起负荷供需失衡，损害电能质量，影响供电的稳定。
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（四）新能源的接入对现有配电网的标准有新要求
新能源的发展还处于起步阶段，我国在新能源的并网标准方面还没有建立统一的规定。如果接入的新能源规模大，会直接影响到当前电力系统的安全，甚至对正常的运行调动工作产生影响。当更多的新能源并入到现有的配电网系统，要想确保电网正常运行，无论兼容能力还是调度管理方面，都需要建立一套更高的标准与要求。
三、新能源接入条件下配电网节能优化措施
（一） 基于机会约束的最优随机潮流调度
由于电网运行中各个节点负荷信息变化呈实时性，且预测负荷值与实际负荷值总会存在小幅度偏差，这就对配电网重构优化结果造成影响，因此以最优随机潮流求解可以更为明确地反映出配电网系统的运行特征，同时也能为新能源接入条件下的配电网重构提供有效参考。目前，随机潮流算法繁多，根据不同求解思路可大体分为近似法、模拟法以及解析法。由于在计算过程中引入了随机变量，原有配电网重构模型也需进行调整，此时就需要用到机会约束法则，解决包含不确定变量优化问题，其最大的改变之处在于允许在合理范围内不满足约束条件，但让约束条件成立的概率大于给定的置信水平。基于机会约束的最优随机潮流可对原有配网重构模型进行改进，在负荷呈随机变化的情况下提升配网运行的适应性，从而完善节能优化方案。
（二）提升电压稳定性
在新能源接入配电网的前提下，系统电压产生波动属于固有问题，即只要新能源电源处于正常运行状态，其功率输出就会导致配电网电压波动，影响程度不一。因此，为了提升系统运行的稳定性，在配电重构约束条件中对新能源发电的输出功率进行限额十分必要，其中新能源消纳问题和发电量损失可作为配电网重构优化的主要目标。若在配电网重构中加入降低新能源损失电量这一目标，可通过优化算法得出最有利的开关组合方式或接入方式，从而获得节点电压的统计信息，包括概率分布和电压值波动幅度，这也是衡量电压稳定性最为直接的方法，若在配电网重构模型的约束条件下，将电压均值、方差值严格限定在某一范围内，则在一定程度上，可通过配电网重构方法最大限度地减少新能源接入所导致的电压波动，如区域配电网中新能源发电的电量损耗。
（三）降损节能的优化管理
配电网正常运行时，其安全性和经济效益均能得到保证。但对设备进行检修时，正常运行方式被打破，导致线损增加，因此设备检修要有计划地进行，既要提高检修质量，减少临时检修频率，又要尽可能地缩短检修时间。因此，带电检修技术不失为节能优化的首选途径。
提升线路维护力度，定期对线路进行巡查，对接头过热、漏电等事故进行及时发现和处理，可有效减少因接头电阻超标而导致的电能损失。此外，还需及时更换掉损坏的绝缘子，定期修剪线路沿线植物，清扫绝缘组件、配电断路器和变压器。
建立更为先进的配电网连接途径。目前我国大部分地区配电网系统结构多以辐射状、环形状为主，这种结构虽然具备便利性优势，但在新能源接入的前提下会产生很多运行问题。由于新能源接入受很多环境因素影响，如风能和光能受天气因素影响较大，可控性较低，实现负荷均衡存在一定难度。例如，在配电网运行中，负载较重的馈线电压波动幅度更大，因此，对联络开关两端的电压大小进行监测就可得知开关与重载馈线是否相连，若单个联络开关两端电压值高，则说明此开关两端馈线电压负荷失衡，通过闭合该开关产生的环网结构，则可有效降低整个配电网系统的网损。
四、结论
在新能源接入的条件下，配电网运行节能优化面临着诸多难题。在实际工作中需根据配电网运行的不同情况，选择合理的优化目标，实行最优潮流调度、提升电压稳定、降损节能等措施，提高配电网节能效益。
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论文作者:何英
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/7/3
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