探讨分布式电源并网对配电网电压的影响研究分析

【摘 要】近年来，分布式电源并网技术已经取得了很大的进展和突破，但仍存在一系列的问题。本文主要介绍分布式电源并网对配电网电压的影响，如电压波动、电压偏差和电压分布等。

【关键词】分布式电源；并网；电压；影响

目前，我国的电网的网格单元，集中供电，分布式发电在我国仍处于起步阶段，但分布式发电的特点适应我国电力发展的需求与方向，在我国有着广阔的发展前景。分布式发电（Distributed Generation，DG）是指直接连接到配电网络和配电在用户现场附近的小容量的供电系统。DG主要是用来满足特定的需求，以及经济，高效、可靠的电源，它的能源包括太阳能，风能，生物质能形式，内燃机，微型燃气涡轮机和燃料电池。

DG的合理分布，可以给系统带来许多积极的影响，包括有效地降低线路损耗，提高系统的安全性和可靠性，有效降低了峰值功率，降低了环境保护的压力，降低输配电成本、操作简单的特点。然而随着 DG 在配电网的容量和渗透率不断提高，DG的网络也会给电力系统带来一些负面影响，包括电能质量，电压分布，负荷预测和规划系统，主要介绍了分布式电源并网对配电网电压的影响，如电压波动，电压偏差和电压分布。

1 分布式电源并网

分布式电网，会对配电网的运行和性能有一定的影响，这些影响主要集中在配电网规划中，电能质量，可靠性，电力网损耗和系统保护等。分布式电源并网的接口方式一般有三种，电力电子设备，同步发电机和异步发电机。太阳能光伏发电，燃料电池是一种直流变频，需要逆变后才能并网，微型燃气轮机发出的是高频交流电需要变频后才能并网，一些先进的风力发电设备常采用―直―交的方式并网，这些都是通过电力电子设备连接；风机通过异步发电机，功率吸收无功功率提供需要建立励磁电流，并通过分布式电网是一个同步发电机无功功率。

为确保配电网的安全运行以及用户的供电质量，分布式电源并网须满足以下基本要求。

1）保证配电网电压合格 ， 引起的电压偏移不超过允许的范围。

2）配电设备正常运行电流不超过额定值 ， 热动稳定电流不超过允许值。

3）短路容量不超过断路器、电缆等配电设备的允许值。

4）电能质量合格 ， 引起的电压骤升、骤降、闪变和谐波最小 ， 且不超过规定值。

2 DG 并网对电压的影响

2.1 电压波动与闪变

电压波动是电压均方根值发生一系列相对快速变动或连续改变的现象，理论上只要出现电压波动就必然会有闪变，但是只有当波动值达到一定数值时才能引起闪变。传统的集中供电配电网，一般呈辐射状结构，在稳态运行状态下，沿着配电线路上功率流动的方向，电压是逐渐降低的。接入分布式电源后，由于配电馈线上的传输功率减小，以及分布式电源输出的无功功率支持，使配电馈线上的各负荷节点处的电压被抬高，导致一些负荷节点电压发生变化，其电压抬高的多少与接入分布式电源的位置及总容量大小有关。

分布式电源并网对电压波动的影响要视具体情况而定，当分布式电源与负荷协调运行（负荷与发电量同步变化）时，分布式电源将抑制电压波动 ；当分布式电源与负荷不协调运行时将使系统的电压波动更严重。如果分布式电源接入位置、容量和控制不合理，则会使配电线路上的负荷潮流变化较大，加大配电网电压的调整难度并使其发生波动。

目前系统讨论分布式电源并网对电压波动和闪变影响的文章还不多，而大多数还都是分析风力发电对闪变的影响，对其他类型的分布式电源所带来的电压波动和闪变还缺乏研究，今后应在这些领域加大投入和关注。

2.2 电压偏差

以配电网 380 V 线路为例，对单个光伏发电和多个光伏发电接入配电网电压变化机理进行分析，以指导满足电压偏差时光伏发电接入容量的合理范围，且得出影响电压变化的各种因素，如光伏出力大小、接入位置、电网线路参数和负荷大小等，并提出光伏发电容量超出最大值时，保证电压偏差要求需要采取的措施和方案，包括电抗器补偿、线路中央控制和逆变器无功控制结合、安装储能装置等。

分布式电源接入配电网对电压有一定的提升作用，DG 出力较大时，若线路轻载，DG 将明显抬高接入点的电压。如果接入点是在馈电线路的末端，接入点的电压很可能会越过上限，而一旦发生故障需将DG切除，将会使得部分节点电压低于规定的下限值。减小电压偏差的最直接方式就是调整电源电压，如果负荷电压偏低，则通过提升电源电压可以令负荷电压达到要求 ；反之则需要降低电源电压。也可以通过增设无功补偿装置调节电网无功的大小和方向，常用的无功补偿装置有同步发电机、同步调相机、电容器、电抗器和静止无功补偿装置等。还可以利用分布式电源抑制电压偏差，分布式电源和电力用户距离很近，容易实现有功功率的就近提供和无功功率的就近补偿，而且输电损耗小。 2.3 电压分布

研究了分布式电源接入放射状链式配电网络前后负荷节点电压的变化，运用潮流程序进行多分布式电源接入后电压分布的计算。通过改变分布式电源的容量以及接入位置来分析其对配电网电压分布的影响的研究，得出了以下结论。

（1）一定容量的分布式发电接入配电网络 ， 会对馈线上的电压分布产生重大影响。在接入位置不变的情况下，总出力越多，电压支撑就越大，整体电压水平就越高 ；而在总出力不变的情况下，分布式发电越接近系统母线，对线路电压分布的影响就越小 ；分布式发电集中在同一节点，对电压的支撑效果要弱于分布在多个节点上 ；分布式发电选择在线路中间偏末端的位置或位置组合最宜。

（2）当分布式发电相对网络负荷较大时，系统电压往往需要适当降低，以适应分布式发电注入有功、无功功率抬高部分节点的电压。

（3）正常情况下，分布式发电应多发有功、少发无功 ， 保持高功率因数运行。

（4）在分布式发电接入地点，应安装适当的无功电压支撑设备，如电容器等，在分布式发电退出运行时投运。

（5）同样渗透率的分布式发电，散布在馈线上比集中在同一个位置对电压的支撑作用要大。只有合理正确运用分布式电源，才能真正发挥电压支撑作用。给出一种含分布式电源的三角形负荷分布模型，通过具体算例表明，含分布式电源的三角形负荷分布模型可以有效运用于配电网的电压分布计算中，对配电网进行简化建模和分析的方法中三角形负荷分布模型要优于负荷均匀分布模型。

从光伏电源出力变化、光伏并网节点类型变化以及位置变化三方面分析光伏并网对配电网电压分布的影响因素以及电压分布规律，得出如下结论。

（1）光伏发电出力、并网节点的类型和接入位置是影响配电系统节点电压分布三个重要因素。

（2） 晴朗天气情况下，光伏发电总出力越大，接入位置越接近馈线末端，对系统整体电压支撑效果越明显，天气突变情况下，光伏发电总出力越大，接入位置越接近主干线末端，对系统整体电压冲击越明显。

（3）光伏并网节点为 PV 类型光伏发电对配电网电压支撑作用大于 PQ 类型光伏发电，即 PV 型光伏发电系统更具有电压补偿功能。

3 结束语

随着分布式电源的发展及其特点，分布式电源并网已经受到越来越多的重视，分布式电源的接入会对配电系统的运行与供电质量产生影响，所以分布式电源必须满足一定的条件才能并入配电网。通过介绍分布式电源并网队配电网带来的几种电压问题，总结和分析了这些电压问题产生的原因和一些解决方法。

参考文献：

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[3]许晓艳，黄越辉，刘纯.等.分布式光伏发电对配电网电压的影响及电压越限的解决方案[J].电网技术，2010（10）.