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分布式电源应用若干问题探讨

导读: 分布式电源接入配电网后对继电保护、配电自动化故障处理和电压质量均产生了不同程度的影响,为了更好利用清洁能源,提高配电网对分布式电源消纳能力的关键是分布式电源接入后有效调节产生的电压偏差。

  引言

  近年来,对分布式电源应用与消纳的关注越来越高,分布式电源对配电网的影响,分析鼠笼异步发电机和双馈异步发电机的短路电流特性,研究光伏发电系统的动态仿真模型,论述光伏发电系统的并网逆变器结构及其控制策略,研究光伏逆变器附加电能质量控制的方法,以及变流器型分布式电源和电机型分布式电源的短路电流特性和对配电网故障处理的影响。

  上述成果大大提高了对分布式电源接入配电网的影响的认识水平,但是对于提高配电网对分布式电源的消纳能力的研究,大都集中在借助通信网络的协调控制方式,而对于不依赖通信手段的消纳方式的研究尚显不足。此外,在太阳能利用方面,有必要将分布式屋顶光伏发电与已经广泛应用的家庭太阳能热水器进行对比分析,探索在现有技术水平下如何更好地利用太阳能达到节能减排的目的。

  1、分布式电源接入配电网的影响

  一般认为分布式电源接入配电网后,会对继电保护、配电自动化故障处理和电压质量等方面产生影响。

  1.1、对继电保护的影响

  分布式电源可分为电机并网型和逆变器并网型两类,电机并网型分布式电源所能提供的短路电流一般不超过其额定容量的10倍,逆变器并网型分布式电源所能提供的短路电流一般不超过其额定容量的1.5倍。

  馈线发生相间短路故障时,来自主网的短路电流、同母线其他馈线上分布式电源提供的短路电流以及故障所在馈线上分布式电源提供的短路电流都将流向故障点。为了维持10kV母线电压稳定,配电网的系统短路容量一般都远远大于馈线上分布式电源的容量,因此来自主网的短路电流一般远远大于分布式电源提供的短路电流,容易实现主网侧继电保护配合,而分布式电源侧则需要通过反孤岛措施(如低电压脱网)与故障区域解除联系。

  1.2、对配电自动化故障处理的影响

  馈线发生相间短路故障时,来自主网的短路电流、同母线其他馈线上分布式电源提供的短路电流以及故障所在馈线上故障上游分布式电源提供的短路电流都将流向故障区域的上游入点,而故障区域的下游出点也会流过馈线上故障下游分布式电源提供的短路电流。一般认为若流过故障区域的下游出点的短路电流接近流过故障区域的上游入点的短路电流,则会破坏配电自动化故障定位策略。但是,正如上节所述,来自主网的短路电流一般远远大于分布式电源提供的短路电流,而且同母线其他馈线上分布式电源提供的短路电流还会助增流过故障区域的上游入点的短路电流,也即流过故障区域的上游入点的短路电流会远远大于流过故障区域的下游出点的短路电流,很容易设置一个定值将它们区分开来,因此一般不会对传统配电自动化系统的故障定位产生影响,换言之,已经建成的配电自动化系统并不需要因分布式电源大规模接入而推倒重来。

  1.3、对电压质量的影响

  分布式电源的接入对馈线的电压具有抬升作用,而且对于出力受自然因素影响的分布式电源(如光伏、风电等),由于其波动性还会产生电压波动,并且对其接入点的电压抬升作用和电压波动作用最大。对于接入多台分布式电源的馈线,其沿线电压分布就如同在各个分布式电源处分别由一个小棍顶着一般,在各个分布式电源的接入点形成一个个电压极值点,见图1。图中,S为该馈线的变电站出线断路器,A、B和C为分段开关,DG为分布式电源,曲线纵轴U代表沿线电压。

图1 一条含分布式电源馈线沿线的电压分布

  考虑到馈线的单位长度阻抗较大,因此分布式电源的接入对电压偏差和电压波动的影响比较明显,是制约配电网对分布式电源消纳能力的关键因素。

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