浅析分布式电源接入对配电网的影响

一般而言，分布式电源是直接接入配电系统，380V或10kV配电系统，并网运行或采取独立运行的方式。分布式发电的接入对配电网的供电经济性和节点电压、潮流、短路电流、网络供电可靠性等都会带来影响由此也对规划设计提出了新要求。

1、对配电网继电保护的影响

分布式发电接入配电系统后，对配电系统继电保护的影响主要表现在以下几个方面：

(1)可能引起原有的继电保护装置灵敏度降低或拒动。分布式发电产生的故障电流可能会减小流过馈线继电器的电流，使速断保护无法启动，从而导致故障不能及时切除。

(2)可能导致配电系统的继电保护误动作。相邻馈线的故障可能会导致分布式电源所在的线路保护误动作。

(3)改变了配电网的故障水平。分布式电源数量和种类的不同会提高或降低配电网的故障水平。大容量的分布式电源将导致故障电流产生大幅度的变化。

(4)非同期合闸下会扩大事故停电范围。若故障跳闸后，分布式电源没有停止运行或从电网中切除，造成的非同期重合闸将会导致继电保护装置误动作，扩大事故停电范围。

《EffectsofDistributedGenerationonProtectiveDeviceCoordinationinDistributionSystem》指出，含分布式电源的配电网中，分布式电源的具体位置和容量大小将密切影响保护装置的协调和控制方法。

2、对配电网规划的影响

传统配电网规划的主要任务是根据规划期间网络中空间负荷预测的结果和现有网络的基本状况确定最优的系统建设方案在满足负荷增长和安全可靠供电的前提下使配电系统的建设和运行费用最小。但分布式发电的接入，使得配电网规划突破了传统的方式，对配电网规划造成了深远的影。主要表现为：

(1)分布式电源的接入会影响系统的负荷增长模式，使原有的配电系统的负荷预测和规划面临着更大的不确定性。

(2)配电网本身节点数非常多，系统增加的大量分布式发电机节点，使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难。

(3)对含多种类型分布式发电混合联网供电系统，根据各类型能源分布特征建立模型，在配电网中确定合理的电源结构，协调有效利用各种类型电源成为待解决的问题。

此外，国家能源政策和规划也将直接影响配电网规划决策过程。《OptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》介绍了一种可在中压配电网中接入分布式电源的最优安装地点算法。此算法以馈线容量极限、馈线电压形态以及三相短路电流等约束以网络扩建和网损费用最少为目标函数采用基因算法对分布式发电设备的安装位置和容量大小寻求最优。

《MVNetworkPlanningUnderUncertaintiesonDistributedGenerationPenetration》在《OptimalDistributedGenerationAllocationinMVDistributionNetworks》基础上，对系统运行中分布式发电存在的各种不确定性因素，采用启发式最优算法。应用决策原理，从而提出了一套新的配电网规划算法。

3、对配电网网损的影响

传统的配电网网损计算总是与负荷有关。含分布式电源的配电网网损计算不仅和负荷有关，同时还与分布式电源的容量和具体位置以及网络的拓扑结构紧密相关。

分布式电源接入配电网后，配电系统由原有的单电源辐射式网络将变为用户互联和多电源的弱环网络。配电网的潮流分布将发生根本性的变化，其不再是单方向地从变电站母线流向各个负荷，而是大小和方向都无法预测。这一现象的出现将直接导致配电网的网损发生变化。

《LossAllocationinDistributionNetworkswithEmbeddedGeneration》对配电网网损进行了定量分析。基于比例分享原理，用跟踪算法，确定放射状配电网络各组成部分的有功和无功，以此来确定对网损起决定作用的电流值。

4、对配电网可靠性的影响

根据分布式电源运行方式的不同，其对配电网的可靠性也将产生不同的影响。如果分布式电源是作为配电系统的备用电源来使用，则分布式发电的接入可以提高系统的供电可靠性，如果分布式电源是和系统电源并网运行，控制不好则可能降低系统的可靠性，反之则可以提高可靠性。因为并网运行时分布式发电设备本身的可靠性将是影响系统供电可靠性的重要因素，而分布式发电设备由于其自身不稳定、可靠性不高以及运行经验等因素，与传统的配电系统可靠性还有较大的差距，故一般不采取单独的分布式电源供电。分布式发电引入配电系统后，可能会产生一种新的运行方式——孤岛运行。“孤岛”是指包含分布式电源的配电网与主配电网分离后，仍然继续向所在的独立配电网输电。无意中形成的孤岛，可能会对系统、维修人员等造成危害，而且负荷可能出现的供需不平衡将严重损害电能质量，从而降低配电网的供电可靠性。若事先有应对策略来应付孤岛的出现，利用孤岛最快最大限度地向孤岛内的负荷供电，则可以提高配电网的供电可靠性。2003年北美大停电事故中的孤岛运行则是分布式发电提高配电网供电可靠性能的典范。

《分布式发电对配电网可靠性的影响》研究采用基于区间计算的配电网可靠性评估分析了参数不确定对配电系统可靠性的影响，通过网络简化等值计算分布式电源接入配电系统可靠性评估的各项区间指标，验证了作为备用电源的分布式电源可以改善配电网可靠性。

《计及分布式电源的配电网供电可靠性》根据配电网中负荷的重要程度，以等值有效最大负荷为目标函数，建立配电网孤岛划分的模型，采用改进的适用于含分布式电源的配电网供电可靠性计算最小路法计算模型。并通过仿真表明，分布式电源合理接入配电网后，可以提高配电网的供电可靠性。

5、对配电网电能质量的影响

分布式发电接入配电网，对配电网的电能质量产生的影响主要有以下两个方面：

(1)对配电网电压波动的影响

在传统配电网中，有功和无功负荷随时间的变化会引起系统电压波动。沿线路末端方向，电压波动越大。若负荷都集中在配电系统的末端附近，电压的波动将更严重。分布式电源接入配电网后，主要以下面两种方式对系统电压造成影响：

①分布式电源与当地的负荷协调运行，即分布式电源的输出量随负荷的变化相应地变化(增加或减小)，此时分布式电源将抑制系统电压的波动。

②分布式电源不能与当地的负荷协调运行。分布式发电功率随机变化、分布式发电机的启停均会影响与当地负荷的协调运行，引起电压波动、电压闪变以等电能质量问题。

(2)谐波问题

分布式电源接入配电系统后产生谐波问题的原因有两个方面：一是分布式电源的能量转换具有间歇性和不稳定性，二是分布式电源中采用了整流-逆变技术和大量的电力电子设备，不同类型分布式发电机、不同的分布式发电联网方式可能会造成不同程度的谐波畸变。如变速恒频风电机组，其变流器始终处于工作状态，产生的谐波电流大小与机组输出功率基本呈线性关系，即风速大小有关。

《APVDispersedGenerator》分析了光伏发电单元，PV接入配电网是否降低电网的电能质量。作者研究了美国西德克萨斯州的 200kW日光场其所处的配电网，通过长时间和大量的监测工作，从监测数据分析得到结论，此日光场入网并没有造成所在的配电网电能质量下降。

《TheeffectofdispersedgenerationonPowerqualityindistributionsystem》讨论了接入分布式发电的大型配电网的一些重要母线的谐波电压水平，并提出了可以在谐波电压水平较高的母线上安装特殊的滤波器来抑制谐波电压。