摘要：分布式发电是为满足特定用户的需要、支持现存配电网的经济运行要求，DG系统会对配电系统结构和运行产生很大的影响，主要发应在：网损、对线路上潮流的影响、对电压的影响、对电能质量影响、对系统保护的影响和可靠性影响。本文为分布式发电在配网中的影响提供可靠的技术理论支持。
关键词：分布式发电；配网；影响
1 分布式发电概念与技术类型
1.1 分布式发电概念
目前，分布式发电的定义尚未得到统一，普遍使用的定义主要有2种：一种认为分布式发电(DG)指的是为满足特定用户的需要、支持现存配电网的经济运行或同时满足这2个方面的要求，且在用户现场或靠近用户现场配置功率为数kW至50 MW的小型、与环境兼容的发电机组；另一种是对分布式发电更广泛的定义，认为分布式发电指的是包含任何安装在用户附近的发电设施，包括DG、热电联产、冷热电联产以及各种蓄能技术等，而不论这种发电形式的规模大小和一次能源的类型。
1.2 分布式发电的技术类型
近年来，对分布式发电技术的研究取得了突破性的进展，涌现出许多新型分布式发电技术。DG电源包括:太阳能发电站、光伏发电系统、风力发电站、地热发电装置、微型燃气轮机、柴油发电机、燃料电池、生物质发电装置以及储能装置等。尽管分布式发电技术的热电转换效率在逐年增加，但单一的分布式发电技术的热电转换效率仍然远小于大型集中发电的热电转换效率。为提高能源的利用率，复合分布式发电技术已成为分布式发电技术发展的主要趋势之一。
2 分布式发电对配电网的影响
将分布式发电(DG)系统集成到现有的配电系统中，是今后分布式发电的发展趋势。但是把大量的DG系统接入配电网会对配电系统的结构和运行产生很大的影响。其主要表现在以下几个方面。
2.1对网损的影响
在配电网中的负荷近旁接人分布式发电(DG)系统后，整个配电网的负荷分布将发生变化，主要有3种情况：（1）所有负荷节点处的负荷量均大于该节点处DG的输出量；（2）至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点处DG的输出量，但系统的总负荷量大于所有DG的输出总量；（3）至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点处DG的输出量，且系统的总负荷量小于所有DG的输出总量。对于第一种情况，DG的引入使配电网中所有线路的损耗减小；对于第二种情况，DG的引入可能导致配电网中某些线路的损耗增加，但配电网的总体线路损耗将减小；对于第三种情况，如果所有DG的发电总量小于2倍的负荷总量，那么DG的影响与情况2相同，否则将使配电网的线路损耗增加。由此可见，分布式发电可能增大也可能减小系统损耗，这取决于分布式电源的位置、与负荷量的相对大小以及网络的拓扑结构等因素。
2.2对线路上潮流的影响
如果配电网中含有风力发电和/或光伏(PV)发电系统，由于它们的输出受天气的影响很大，具有随机变化的特性，所以负荷分布情况可能会在配电网中交替出现，使系统的潮流具有随机性，传统的潮流算法将不再适用。为此目前提出2种解决方法：（1）利用负荷跟踪控制保证馈线上的潮流不变，这样就可以延续传统的潮流算法。（2）采用新的潮流算法，Borkowska方法和Dopazo方法。
2.3对电压的影响
（1）对稳态电压分布的影响：传统配电网一般呈辐射状，稳态运行状况下，沿馈线潮流方向，电压逐渐降低。接入DG后，在稳态情况下(视负荷恒定不变)，由于馈线上的传输功率减小以及DG输出的无功的支特，使得沿馈线的各负荷节点处的电压被抬高。
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（2）对系统电压波动的影响：传统配电网中，有功、无功负荷随时间变化会引起系统电压波动。朝线路未端方向，电压的波动越来越大。如果负荷集中在系统末端附近，电压的波动会更大，一般尽量避免这种情况的发生。DG接入配电网后，会影响系统电压的波动，使其增大或减小。
2.4对电能质量的影响
DG接人配电网后，会引入各种扰动，从而对系统的电能质量产生影响。其影响主要有2个方面。
（1）电压闪烁，DG在下列情况下可能直接或间接引起电压闪烁：1)大型DG系统启动；2)DG的输出突然变化或发生较大变化；3)DG和反馈环节的电压控制设备相互影响。
（2）谐波，DG在下列情况下可能引入谐波：1)分布式电源本身就是一个谐波源；2)DG经基于电力电子技术的逆变器接入配电网。针对大型配电网讨论引入DG后一些重要母线的谐波电压水平，提出可以在谐波电压水平较高的母线上安装特殊滤波器来抑制谐波电压。针对含有PV发电系统的配电网，提出一种多功能逆变器控制策略，在PV发电系统的逆变器中加入并联有源滤波器的功能，而且采用参考电压最大功率点跟踪控制策略来稳定电压源逆变器的输出电流，起到抑制系统谐波电压的作用。
2.5对系统保护的影响
由于辐射状配电网的潮流是单向流动的，从电源到用户，且考虑到配电网上80％的故障是瞬时的，所以传统配电网的保护设计通常是在变电站处安装反向过流继电器，主馈线上装设自动重合闸装置，支路上装设熔断器。根据“仅断开故障支路，对瞬时故障进行重合闸”原则，使自动重合闸装置与各侧支路上的熔断器相互协调，而每个熔断器又分别与其直接相连的上一级或下一级支路上的熔断器相互协调以实现配电网线路的保护，此种保护不具有方向性。
引入DG后，配电网成为一个多电源系统，这要求其保护设备应具有方向性，但熔断器和传统的自动重合闸装置并不具备方向性，而用诸如继电器那样的方向性敏感元件替换配电网中所有的熔断器和自动重合闸装置在经济上又是不可行的。
2.6对可靠性的影响
如果DG仅作为备用电源可以提高系统供电的可靠性，但如果DG与电网并联运行，就可能降低系统的可靠性。另外，在系统中出现扰动时，由于DG的高度不确定性，也可能降低系统的可靠性。于是目前在实际工程中，系统一旦出现扰动，通常会切除所有的DG，使系统恢复到原来的结构。
2.7对故障电流的影响
DG的出现会提高配电网的故障电流水平。DG对故障电流的影响取决于很多因素，如：DG的技术类型、运行模式、容量、渗透率与系统的接口方式及所采用的技术等。
2.8其他方面的问题
分布式发电系统接人配电网后，除了会对配电网有上述影响外，还存在一些其他方面的问题，有待进一步的研究，例如：含有大量DG系统的配电系统的供需平衡问题、对含有DG的配电网的规划和设计问题及实现DG与配电网互联的技术问题等。
3 总结
分布式发电是为满足特定用户的需要、支持现存配电网的经济运行要求，DG系统会对配电系统结构和运行产生很大的影响，主要发应在：网损、对线路上潮流的影响、对电压的影响、对电能质量影响、对系统保护的影响和可靠性影响。本文为分布式发电在配网中的影响提供可靠的技术理论支持。
参考文献：
[1]高研,毕锐,杨为,丁银.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电网与清洁能源. 2009(04).
[2]高飞翎,蔡金锭. 分布式发电对配电网电流保护的影响分析[J].电力科学与技术学报.2008(03).
论文作者:黄响林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
标签：分布式论文; 系统论文; 电压论文; 配电网论文; 负荷论文; 负荷量论文; 谐波论文; 《电力设备》2018年第14期论文;