（深圳供电局有限公司 深圳 518000）
摘要：随着智能电网技术的发展和环境保护意识的提升，分布式、小型化、环保型的电源逐渐成为城市电网电源发展的选择。本文以深圳电网目前的小电源并网现状为基础，对小电源通过10 kV公线并网给配网调度运行控制带来的问题，如对电力电量平衡、电能质量、开关设备及保护、实时调度运行管理、网损方面进行了深入的分析，对深圳电网应对分布式电源高渗透率下的调度运行控制提供了参考和建议。
关键词：小电源；公线并网；调度运行控制；风险；控制措施
目前，把非化石非水能源发电、容量较小、分散布置的发电单元统称为分布式电源（缩写为DG），也通俗地称为小电源。随着深圳地区环境保护和节能减排的要求的提高，越来越多的分布式电源进入了规划、建设、投运阶段。分布式的小电源并网具有与大电网互补、可缓解电网供电紧张和可提高电网可靠性的优点。当大电网出现大面积停电事故时，具有特殊设计的分布式电源仍能保持正常运行，由此可提高整个电网供电的安全性和可靠性。但由于其出力不稳定、小型化、分散式布置的特点，也给系统稳定、电网运行、调度管理带来一定的困难。
一、深圳电网小电源并网现状和发展趋势
目前，深圳境内总装机容量13179.41608MW，其中核电、煤电、气电合计装机容量12993MW，占总装机容量的98.58%，其他小电源装机容量186.41608MW，装机占比为1.42%，其中垃圾电厂等清洁能源电厂容量163.031MW，占总装机容量1.24%，分布式光伏容量23.38508MW，占总装机容量0.18%。目前并网运行的垃圾电厂及分布式光伏发电站如下表1所示。
表1：深圳电网并网运行的垃圾电厂及分布式光伏电站
随着深圳地区经济社会的发展和环保理念的增强，光伏发电及控制器、逆变器等器件成本的持续降低，预期未来深圳地区将会有更多的小电源如清洁能源和分布式光伏接入电网，接入电压等级和接入形式将呈现多样性。
二、小电源并网对调度运行控制带来的若干问题
（一）对电力电量平衡的影响
分布式电源用户通常会釆取自发自用，余量上网模式。当发电量不足时，将由公用电网为其提供电力支持；当电量富余时，将自己无法消纳的电量向电网输送，届时将对电网产生削峰填谷的作用。
相关的文献研究表明，分布式电源接入后对商业用户、学校用户负荷的削峰填谷作用明显；对工业用户仅对中午时段的负荷有所减小，并未能较大程度的起到削峰作用；对居民用户，分布式电源设备的出力高峰则在正午出现，无法有效的缓解居民负荷的高峰用电。
综合以上的分析，分布式电源接入后对调度负荷预测的准确率将产生影响，对电力电量平衡方面的方式安排将产生较大的影响。
对于分布式电源对系统调峰的影响，可以根据不同机组容量结构，在整个电网范围内采取相应的电网电源备用及调峰手段进行解决。
（二）对电能质量的影响
分布式电源接入配电网，给传统的配电网带来很多积极因素，但是也不可避免地带来了各种扰动，这些扰动会对配电网的电能质量产生重要影响。
1.电压波动和闪变
分布式电源出力的波动直接带来电压的波动，尤其是对于光伏、风电等受外部环境影响较大的分布式电源，其出力的波动较为频繁。另外，随机性、非计划性的启停机组，也会带来电压的较大波动。如，分布式电源的接入可能造成用户侧电压高于系统侧（在DG电源出力大于负荷的情况下，出现功率倒送），同时分布式电源的并入使区域配网较目前配网而言可以达到更长的送电距离，因此在重荷以及分布式电源故障等情况下，又可能会使馈线某些点电压低于正常值。
同时如光伏发电这种非计划性的、频繁的启动与停运和外界条件变化造成的功率波动，也极容易带来电压的闪变，对电压的调节带来较大的阻力。目前，由于分布式电源容量小，启动机组或者停运机组时，对配电网络电压闪变的影响几乎可以忽略，电网电压闪变值也不会因为电源的出力波动而产生太大的变化。
建议公司在规划阶段对馈线上的所有用户进行潮流和电压评估，对电压不满足要求的馈线进行并网点转移、线路改造，以满足用户侧电压要求；对并网小电源严格要求其按照国标和行标的规定进行并网前的各项参数测试并提交正式的测试报告；同时对电压敏感的用户建议其配置飞轮、超级电容器等储能平波装置，消减电压波动影响。
2.三相不平衡问题
当分布式电源釆用单相接入时，将产生三相电流不一致的情况，由此导致出现三相不平衡。长期的三相不平衡，将对配电网设备、保护及损耗等带来较大的影响。
在典型的配电网中，常用的配电变压器容量为500kV·A，考虑N-1要求，按照功率因数0.95，负载率50%计算，分布式电源若釆用单相接入方式，接入容量不宜超过8kW。若分布式光伏容量超过8kW，则需要考虑两相或三相接入方案。
3.谐波问题
有些分布式电源（如太阳能光伏发电）中采用了直流—交流逆变器并网，这些逆变器是高次谐波的产生源。有些微型燃气轮机和某些风力发电机组也通过交流—直流—交流的方式把高频交流电转换成为工频交流与电网连接，由此也会产生高次谐波
建议在分布式电源安装前评估其谐波影响，以确定是否符合电能质量标准、是否需要采取谐波抑制措施等。
（二）对开关设备及保护的影响
分布式电源的接入，使得传统的配电网由无源网络变为多电源的有源网络，当分布式电源接入容量较大后，如配电网发生故障，那么产生的故障电流大小和方向以及持续时间都会发生较大变化，而且极有可能对配电网产生冲击，造成上级电源或线路故障。因此，分布式电源的接入将影响电力系统的可靠性和安全性。
1.对配电网短路电流和保护配合的影响
分布式电源接入配电网中，会改变其附近节点的短路容量，因此在进行短路容量校核时，必须同时计算发电机组送入系统的短路电流，校核接入点的短路电流限制，这对现有电网设施（如断路器）提出了更高要求。
同时，分布式电源的接入将改变原有故障电流的大小、持续时间及方向，将对网络保护产生影响。虽然单个小发电机组贡献的短路电流并不大，但若许多小型的机组综合起来时有可能会改变短路电流大小分布，使其足够导致过流保护配合失误。如接入DG类型不同及容量差异，将可能造成本线路保护的拒动和误动，造成相邻线路保护误动；同时，有可能造成线路重合闸时间需要做相应调整，甚至需要增加重合闸检无压功能；需要制定对应的并网小电源保护联切原则；对主变电磁型差动保护的拒动可能进行校核；改造现有主变的备自投动作逻辑；上网线路对应主变中性点间隙零序改造；同时在小电源侧装设必要的低频和低压解列装置等问题均是需要关注的问题。
2.对配网自动化的影响
分布式电源接入后，将对传统的未考虑分布式电源接入的配网自动化系统设计策略带来新的问题。具体表现为：
（1）DG的接入将对馈线自动化系统的正确动作带来干扰，引起重合器和分段器的不正确动作，最终造成非故障区域供电的无法恢复，还有可能相邻线路馈线自动化系统的误动。
（2）DG的接入需要在目前集中式的配网自动化策略中至少增加外部故障联切小电源的策略，但增加了DG本身用户供电恢复的时间；同时在DG本身故障时，第一时间依靠看门狗隔离故障，避免非故障区域受到影响。
（3）DG的接入可能造成局部孤网的出现，如设计不合理，将影响供电用户的供电质量，带来用户设备损坏的可能。
对于分布式电源接入对电网安全保障的影响可以通过研究电网结构的新变化，从设计和建设阶段就相应采用各种技术措施（如对应的继电保护设计，配网自动化的策略设计等方面）消除这些影响。
（三）对实时调度运行管理的影响
分布式电源中压接入后，配网调度将不再是面对一个无源的配电网，而是有源配网，需要注意以下几个问题：
1.馈线故障处理需第一时间断开并网点开关。并网小电源配置的防孤岛保护也可将小电源切除，但依然要核实并网点开关的状态，待故障处理完毕，线路恢复送电后，再安排小电源并网。
2.计划检修工作范围包含并网点的情况。停电时需要在并网点增加安全措施，计划检修工作结束后，需要在主网设备送电后，再安排并网点开关并网，防止非同期并网造成的电网冲击。
3.并网馈线转供电需要注意的事项。转供电后可能造成部分用户电压越限，容易引起用户投诉。同时，转电前需要确认小电源上网馈线对应主变的中性点接地方式及保护配合，是否满足调度运行要求。这些问题，涉及到方式安排、保护专业及调度调压问题。
4.并网点开关操作问题。建议并网点开关的产权为公司所有，操作权限也仅限于本公司的运行人员，以增强公司对并网小电源的管控。
5.调度台并网小电源图纸准确性问题。在分布式电源并网前，严格规范配网单线图、SCADA系统接线图备注等系统信息的完善，经调度专业审核满足监控需求后才安排并网接入。
（四）对网损的影响
分布式电源的接入对线路电能损耗将带来影响，不利的影响将造成网损的增加，主要受分布式电源接入位置、分布式电源运行功率因数和相对负荷的分布式电源容量三个因素的影响。
四、小结
本文分析了深圳电网内并网分布式电源的运行现状及发展趋势，指出当分布式电源接入容量逐步增大后给调度运行控制带来的若干问题，给出了相应的解决措施供相关部门和专业参考。
参考文献：
[1] 中国南方电网有限责任公司-光伏发电站接入电网技术规范，Q/CSG1211002-2014；
[2] 深圳电网《红花岭沼气发电厂并网调度协议》2016
[3] 许春华，小电源并网对电力系统的影响分析及应对策略研究，山东大学硕士学位论文2013；
作者简介：
耿博（1986-），男，陕西渭南人，研究生，工程师，主要从事电网调度、电力市场交易等方面的工作。
郭建杰（1988-），男，陕西榆林人，大学本科，工程师，主要从事配电网运行控制及抢修客服等方面的工作。
论文作者:耿博,郭建杰
论文发表刊物:《河南电力》2019年1期
论文发表时间:2019/9/2
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