（广东电网有限责任公司中山供电局 528400）
摘要：分布式电源是从上个世纪80年代中后期开始出现的一种供电模式，由于电力技术不断进步，世界上的电力工业逐步由集中型的供电模式向集中、分散复合型供电模式转变，分布式供电模式可以调动丰富的电力能源对配网进行供电，而且在配电运转过程中不会给周围带来任何污染。分布式供电模式的出现使配电系统由单一的电源辐射性供电网络转变为用户电源互联型的供电网络，给用户提供了很大的便利。本文对分布式电源的配网供电电压运行影响和分布式电源的电压质量改善策略两个方面进行研究，为配网供电质量的改善提出参考意见。
关键词：分布式电源；配网；电压质量
1.引言
由于传统能源未来将不可避免的逐渐枯竭，各国对环境保护的重视及现在电力系统的一些弊端，使电力系统中形成了一个新研究热点——DG技术。大电网与分布式发电，尤其是可再生能源形式的分布式发电相结合，被世界许多能源和电力专家公认为是能节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，是21世纪电力工业的重要发展方向之一。尤其在配电网中，多数工业、商业用户和城市居民负荷具有很大的随机波动性，各种不确定因素所引起的负荷变化给配电网的规划设计和运行带来了巨大的难度和挑战。另一方面，随着用户对供电质量和安全可靠性要求的提高。配电网的供电质量问题也严重影响着重要用户供电安全。为解决这些问题而大力改造和新建配电网络在技术、资金和效益上都存在相当的难度。因此在欧洲等发达国家，不仅有大容量分布式发电并入次输电网络，而且中小容量分布式发电也开始大量渗透入低压配电网。国外发达国家为推动分布式电源并网，其研究集中在对系统的影响，包括大容量分布式发电并入次输电网络对大系统运行、同步、稳定等方面的冲击和影响，中小容量并入低压配电网对继电保护影响等方面，并取得了积极的结论和对策，极大推动了分布式发电在这些国家的全面推广。但是分布式发电对低压配电网用户供电质量的影响一直受到忽视，而提供给用户优质的电能是电力系统的最终目的，因此分布式电源对用户供电质量的影响及如何通过分布式电源改善用户供电质量同样是推动分布式发电发展的重要研究方向和关键课题。本文提出利用短路比和刚性率来评估分布式电源对配电网供电电压质量影响的方法，通过仿真验证方法的可行性。并通过仿真进一步具体分析旋转型分布式电源和逆变型分布式电源对配网供电电压的不同影响，分析和仿真结果证明逆变型分布式电源更加适合应用于密集负荷、高短路容量的城市配电网。并针对逆变型分布式电源抑制供电电压波动的特点，提出电压控制方法，仿真验证其同样可在一定程度上改善配电网内供电电压质量问题。
2.分布式供电方式的分类和定义
2.1 定义
分布型供电方式和集中型供电模式、远距离的供电模式和互联网型供电模式与传统供电模式不一样，是由一种以通常功率为1KW到50MW的小型模块式独立电源一起组成，这些独立电源与周围的环境相互兼容，而且这些独立电源可以由公共电力部门所有、可以由用户自己所有，甚至可以由第三方所有，是一种可以满足电力系统发电要求和用户特殊需求的新型供电方式。从广泛的定义上来讲，分布式的独立电源可以是用户安装的任何自主型发电设施，也包括热电、冷电联产，也包括冷热电联产等各种蓄能措施和技术，不考虑这些发电设施的功率规模大小和能源的使用方式。从某种意义上来说，我国的小机组发电设施、火电型发电设施、热电型发电设施都属于分布式供电设施。
2.2 分类
分布式供电电源在不同的研究领域里分类方式也不一样，例如在能源的再生利用研究里，分布式供电电源可以被分成两类，第一类为利用可再生能源进行发电的电源，这种电源一般会利用风能、热能、太阳能等清洁能源进行发电；第二类为利用不可再生能源进行发电的电源，这种电源主要利用固体燃料进行发电，例如燃料电池、发电轮机等。根据分布式供电电源和总电力系统的连接形式，分布式供电电源可以分成两类：旋转型的供电电源和逆变器型的供电电源。
3.分布式电源对电压质量的影响
基于分布式电源具有的特性，其发电不稳定，在环境变化时可能会改变起停状态。分布式电源接入配网后，会对上述电压指标造成多种影响。在分布式电源发生发电波动、接入主网、与主网断开等情况时，必将对配网造成一定的干扰，配电网的供电电压质量会下降。同时，分布式电源的接入也会增加配网的短路容量，增大电压强度，进而对控制区域配网电压波动造成影响。
3.1相对电压变化率
电网中的电压分布与潮流有关。当注入功率和负荷发生变化时，电网各节点会出现电压质量下降的情况。分布式电源影响电压质量的主要原因为其发电功率的波动。分布式电源的发电功率发生变化时，会导致线路电流发生变化，相对电压变化率的计算公式如下：
式子中：△Sn为分布式电源注入功率的变化量；φ为分布式电源接入点的电网阻抗角；θ为分布式电源的功率因数角；SK为分布式电源接入点的短路容量。由此可见，分布式电源对供电电压的影响因素主要包括3个：①分布式电源注入功率的变化量△Sn；②分布式电源的功率因数；③分布式电源接入点的短路容量SK。
3.2抑制电压波动
电力系统的短路容量越大，则电网越强。接入分布式电源后，配网系统的短路容量发生了改变，在出现冲击性负荷投切或故障时，与常规配网相比，其电压变化程度将会被抑制或削弱。
4.分布式电源对配网电压质量的改善
4.1 电压优化控制的科学方法
同其他类型的分布式电源相比，逆变型体现出一定的优点，具有同样容量的逆变型分布式电源则能更好地保持电压稳定，即使供电量发生变化情况下，也不会对并网节点电压带来太大的干扰。同时，也有效控制了配网系统短路问题，无需对保护配置做出优化调整。然而，逆变型分布式电源的弱点在于无法有效控制配网系统电压不稳现象，不能实现对供电电压的彻底优化，对此可以从并入点电压入手，加大控制力度，就能够有效防止配网电压闪络现象，这是因为逆变型分布式电源具有灵活的可控性，凭借△/△升压变压器与网络连接。在不考虑逆变器故障的情形下，其输出的有功功率则可以用公式表示。
公式中：U1代表原边电压幅值，U2代表副边电压幅值。δ则为二者的相位差，X代表变压器等效阻抗。参照上面的公式，则能够发挥逆变型分布式电源对电压的控制与相角的控制，其中前者主要负责控制接入点电压跟踪参考电压，后者则凭借相角差进行控制，最终得出图1电压闪变控制成效图。
图1 电压闪变控制成效图
图1中提供了电压闪变状态下，配网线路某一节点于三类情况下的电压仿真曲线图，其中包括逆变型分布式电源接入的情况。从中可以看出，选择电压控制后，电压波动情况明显好转，下降到0.19%，这意味着剩余的容量发挥了补偿功能，就相当于将同步补偿设备连接到了接入点，有效地优化了配网系统供电电压。然而其中的不足之处体现在：电压控制成效未达到预期效果，由于分布式电源的第一功能为提供电能，其次发挥无功补偿功效，其无功注入则会遭到逆变器容量大小的制约。
4.2 储能
目前的能源技术条件下，发电量的波动问题依然无法彻底解决，要想控制这一因素对配网供电压的不良影响，就应尝试在配网系统内部储存能量，然而，这其中还要照顾到配网短路问题，不应特定安装储能节点，正确的方法是把储能设置于分布式电源发电单元里，从而达到分布式供电与储能的同步开展、有效配合。实际的储能器具则有：蓄电池、电容器等。
结语
我国电力行业加大了对可再生能源的开发与使用力度，改变了传统单一辐射式供电模式，逐渐研发出分布式电源、DG技术，事实证明分布式电源在配网系统的接入，对配网供电电压带来了巨大影响，提高了供电水平，优化了电压质量，同时也有效控制了能量的损耗、成本的投入，对我国电力行业的发展具有长远且积极的意义。
参考文献：
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[2]王水石.剖析分布式电源并网和其对配网的影响[J].质量探索，2016，13（06）：94+93.
[3]吕志鹏. 多逆变器型微网运行与复合控制研究[D].湖南大学，2012.
论文作者:徐明旺
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/21
标签：分布式论文; 电压论文; 电源论文; 质量论文; 容量论文; 模式论文; 逆变论文; 《电力设备》2018年第13期论文;