大规模分布式发电并网对电网调度的影响

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2016 年第 23 期电力科技科技创新与应用大规模分布式发电并网对电网调度的影响孙仪麦立高卫恒何川李玉龙（国网安徽省电力公司调度控制中心，安徽合肥 230000）引言近年来，我国大部分地区都饱受雾霾天气困扰，传统的燃煤火电机组备受指责。同时，使用大电源作为供电端的电力系统也有着各种各样的问题，主要有（ 1）网损大。传统电网是大电源通过输配电网将电输送给用户，现在电力输送距离越来越长，火电机组容量也越来越大，每年在电网上消耗的能量都是一个天文数字。（ 2）对负荷变化的跟踪缺少灵敏性。在目前的电力系统中，峰谷差通常能达到高峰值的 50左右，这也就意味着，在运行的火电机组容量有一半要作为旋转备用，输电线路、主变的容量也都要留有相当大的裕度。这也是一种巨大的浪费，不仅浪费了煤炭这种不可再生的化石能源，同时，对发输电设备也是一种不必要的损耗。（ 3）目前交流同步电网的覆盖范围在不断的加大，一旦电力系统发生振荡，将局部事故扩大到全网，极易发生大面积的停电。（ 4）另外在一些较为偏远的地区，即使只有几户人家，电网公司也要将电网架设到那里，输配电系统的投资巨大，且难以收回成本。在配电网中加入分布式电源，从而降低网损，减少偏远地区电网投资，是目前研究的热点问题。分布式发电有着环境友好、占地面积小、投资少、网损小等优点，是未来智能电网的重要组成部分。但是，目前的风电场、光伏电站的接入容量越来越大，对电力系统的稳定安全也提出了新的要求。同时，大规模分布式发电并网，如何更好的消纳也对电网调度工作有了新的要求。1 分布式发电现状1.1 分布式电源的定义分布式电源包括太阳能光伏发电、风能发电、燃气轮机发电、生物质能发电、燃料电池发电、内燃机发电、微型燃气轮机发电、以及能量的储存控制等技术，一般在负荷周边运行 [1]。分布式电源可以自己组立孤立电网工作，也可以与大电网直接相连同步运行。在我国，分布式电源一般与配电网相连接，发电规模在 5MW-50MW 。1.2 分布式电源的分类分布式电源按照容量大小可分为大型（大于 1000kW）、中型（ 100kW-1000kW ）以及小型（小于 100kW）三类 [2]。也可以按照其发电技术分类，主要有太阳能光伏发电、风能发电、燃气轮机发电、生物质能发电、燃料电池发电、内燃机发电、微型燃气轮机发电等发电方式。1.3 分布式电源的并网方式按照分布式电源特性及需求，通常把分布式电源并网系统分为以下几种一是输出电流不是工频的分布式电源，这种电源通常带有逆变器的并网系统，如光伏发电、燃料电池发电、微型燃汽轮机发电等，通过交 - 直 - 交逆变器，将分布式电源的电流变为工频交流；二是具有同步功能的并网系统，能够与配电网并网运行的分布式电源。当分布式电源需要参与调峰、或作为启动电源时，通常采用这种并网系统。三是具有远方控制功能的并网系统，这也是未来智能电网的一个发展方向，电网调控中心可以根据负荷的变化或者潮流控制的需要，对分布式电源的启停进行控制，或者对其输出功率进行控制，从而对整个配电网的运行进行优化。2 分布式电源对电网调控运行的影响2.1 对继电保护的影响传统的配电网在规划设计时通常为链式网络，只有一个电源，分布式电源并网后，配电网就变成多电源网络。如果有故障发生，故障处就会形成故障电流，分布式电源容量和电抗值将对故障电流水平造成一定的影响。分布式电源与配电网的连接，使传统的配电网成为一个多电源的电力网。当分布式发电系统与配电网连接时，必然会对原有的配电网产生一定的影响。其中最重要的是故障电流对整个配电网继电保护装置都有一定的影响。分布式电源将使整个配电网的形成和基础结构发生了根本变化，同时，配电网运行的可靠性大大降低，故障率也会增加，对故障的排除工作也增加了不少难度。传统的配电网多会采用主馈线三段电流保护模式，如果馈线有故障发生，会在最短的时间内恢复供电。分布式电源并网的线路分成两段，有可能是一个配网采用双电源供电，一方面是单电源供电的情况，从而降低了线路保护动作的灵敏度，甚至出现了拒动的现象。此外，分布式电源并网也会造成线路故障的保护，或引起附近线路瞬时速度的保护，保护误动作的发生，损失选择性。2.2 对电压的波动影响分布式电源并网会对电压波动有如下影响，若分布式电源设计合理，与负荷的运行是正相关，分布式电源会抑制电压的波动；如果分布式电源设计不合理，接入位置、容量和配电网不匹配，反而会使配电线路的潮流变化增大，给配电网电压的调整带来难度。2.3 对配电网的电压分布影响我国配电网的拓扑结构类型较多，通常采用的是放射状链式结构为主。分布式电源并网后，会对配电网的电压分布有一定的影响。若总出力不变，电源和母线之间的电气距离越小，则对电压分布的影响就会越大。若与分布式电源并联的负荷较大，应适当的对系统电压进行降低，同时合理的增加局部节点的电压。若并入的位置不变，电压会随着总出力的增大而增大，电压水平随之提升。3 大规模分布式电源并网对电网调度运行的影响3.1 对负荷计划管理的影响分布式电源可以分为功率可控型和功率不可控型。功率不可控型包括小水电机组、风力发电、光伏发电等；功率可控型，包括生物质能发电、微型燃气轮机等。不可控分布式电源的发电功率易受气象环境、水文条件等因素的影响，可预测性较差，这就给电网负荷预测工作带来了新的挑战。3.2 对电网备用容量的影响分布式电源接入电网的波动是由风力发电、小水电、太阳能光伏发电等引起的，而这些电源的功率对于电网完全是随机的。在最不利的条件下，整个分布式电源的功率投入或切除。如果要接入大量的分布式电源，则相应的要在电网中配备一定容量的备用电源，即火电机组的旋转备用，用于在分布式电源输出功率波动时平衡发电与负荷的需求，保证电网安全稳定运行。3.3 对系统运行稳定性的影响大规模的分布式电源接入电网，由于分布式电源不发无功或者是无功发不出的现象经常发生，配电网中缺乏相应的无功功率，将导致整个配电网电压稳定性降低。分布式电源的功率因数一般达到0.98-0.99 ，但是当风电场或小水电的装机容量较大，且无功功率不足时，就容易对电网的电压稳定性造成影响，严重时会造成系统电压崩溃。在以前的配电网规划和设计中，一般未考虑分布式电源的接入，分布式电源的并网会改变配电网的功率流向和潮流分布，随着分布式电源功率的增加，电源附近局部配电网电压和潮流将会越限，影响系统的稳定性。随着分布式电源的功率不断增加，其输出功率的不稳定性对电网的影响也在逐渐增大，在最严重时，将使电力系统失去动态稳定性，造成电网崩溃。3.4 对电力系统频率的影响电力系统的频率与系统的有功密切相关，当负荷变化时，分布摘要文章对分布式发电的概念和优点做了简要论述，并介绍了其在国内的发展状况。指出了大规模集中式分布发电对电网安全运行与消纳的矛盾，对传统的电网调度工作带来了新的挑战，还研究了分布式发电对电力系统调控运行的影响。关键词分布式发电；大规模；电网调度195- -2016 年第 23 期电力科技科技创新与应用论 10kV 配电线路预防故障的措施梁瑶（广西电网有限责任公司南宁供电局，广西南宁 530000）1 10kV 配电线路常见故障10kV 配电线路在日常中会发生各种各样的故障，因为运用广泛，因此经常会看到很多用户打电话进行维修，而造成 10kV 配电线路的原因也是各种各样的，这些造成故障的原因有时候只是很小的问题，但却深深影响了人们正常用电，给个人和企业甚至是政府带来很大的阻碍。下面是造成 10kV 配电线路故障主要的几个方面。1.1 环境气候造成故障气候的变化对 10kV 配电线路的影响最深，因为气候是不可控的故障因素，因此预防起来也非常麻烦。现代的电网随着社会的发展也变得越发复杂多样，线路模式也更多样化， 10kV 配电线路在配电中不仅复杂，线路距离也很长，很难在气候不稳定的情况下，控制住每一段的 10kV 配电线路。特别是 10kV 配电线路遇上雷电天气，被雷电击中就会造成很大的影响。一旦 10kV 配电线路被击中，会导致绝缘子爆裂，线路中断，变压器烧毁，跳闸。电路一断会给正在使用电的人们造成非常大的安全隐患，也会对生产造成损害。另外，城市的绿化建设越来越好，但绿化却给配电线路造成了一定的负面影响，比如大风天气，树枝被刮断，阻断了电线，造成短路和一些安全事故。1.2 连接过程中的故障10kV 配电线路的很大一部分隐患在于线路连接的过程中，这也是安装管理上的疏忽导致的故障。在安装过程中，由于在安装的时候导线固定不完善，在天气不好的时候，风大雨大的日子里，外力作用使其离绝缘子，造成了单相接地故障。并且现在很多 10kV 配电线路都是穿过树林和城市绿化带进行连接的，当检修人员没有能够及时地清理障碍，使 10kV 配电线路在被树木树枝触碰后发生单相接地故障，会造成电压互感器无法正确测出电流。加上检修人员没有及时发现，就会导致供电设备毁坏，甚至会造成大面积区域断电，如果这时候有人经过故障区就会造成人生伤亡事故。1.3 电路设备的故障电路设备的故障通常都是由于绝缘子破裂，使电路的连接出现问题，也因为一些设备长时间没有进行及时地更换，设备过于老旧，在一些外界因素影响之下或者操作上的不当，会造成一定的配电故障。如果没有正确的安装变压器或者变压器本身有所损坏，会在供电时出现问题，特别是在夏季，那时用电处于高峰的季节，变压器往往会处于超负荷供电的状态，如果不及时检修，会造成变压器产热过剩，内部温度升高，导致烧毁变压器，给居民生活和工厂生产带来大问题。而且变压器也分成不同的几种，如果配电安装时不注意，就会在供电时出现故障。2 10kV 配电线路的故障预防措施2.1 做好雷电防护措施在对 10kV 配电线路做出相应措施前，可以先利用 ANSYS 的软件来模拟配电线路被雷击时电压放电的过程和电压各个等级的分布状况。根据数据来装设避雷线，一旦发生雷击事故时，可以及时地阻断电流，防止绝缘导线线路在此情况下的断路，使 10kV 配电线路在遭受雷击时降低接地电阻，保护绝缘子不被雷电击穿。在检修时，可以加强 10kV 配电线路的绝缘水平，用更加能够绝缘的硅橡胶，加强绝缘中的薄弱环节，虽然成本提高了，但也对预防故障提高了防范措施，也可以在维修上减少费用。或者杂变压器两侧安装相应程度的避雷设备。除此之外，如果能够与气象部门进行一定地协作，提前得知气候的变化，可以相应地做好防范策略，把故障的损耗降到最低程度，以免措手不及，使故障扩大。2.2 做好日常维护管理10kV 配电线路分布较广，在设备的维护上是不可忽视的环节。在设备运行中要注意淘汰有缺陷、有问题的设备，在操作中避免使用本身就有不稳定因素的设备。经常巡查重点区域，在日常对变压器及线路绝缘子等重要设备的巡查中重点检查，及时把老旧的设备更新换代，在维护过程中可以加上新的真空开关，以免出现事故和故障时对人体造成伤害。加强管理，提高对配电网的建设，扩大服务范围，使出现故障时能第一时间得到妥善的修理。另外在维护的管理体制上要更加完善，设计一套合理的维修服务的规范，有效合理的配电管理机制才能使配电工作更加顺利地进行，减少故障的产生，促进配电工作的进步。2.3 引进技术，有效管理在 10kV 配电线路的技术上还可以有所进步，现在很多地方所使用的配电方式和设备都不够先进，无法很好地控制故障的发生。在实际工作运行中， 10kV 配电线路运用过度就会发生故障，因此在我国在技术和设备上的研发和引进是非常必要的。另外，在有关技术成熟的条件下，有效地管理也很重要，不仅仅是上面所提到的要经常维护，而是要建立一个可行的管理体系，保证工作维修人员按照一定的管理规章制度来进行检修，在维修中可以依照规定来减少过程中的人员失误。建立长期的管理体系，加强与用户之间的联系和沟通，针对性地管理到配电的各个过程当中去，能够有效地监督10kV 配电线路配电过程中的问题，减少故障的发生各种因素。3 结束语通过上述对 10kV 配电线路过程中的故障分析，我们可以了解到由于气候环境、设备功能、技术以及日常管理中都会引起不同程度的 10kV 配电线路的故障，造成用电困难，甚至会出现人员伤亡的情况。因此在这里也提出了预防的相应措施，从管理、技术引进、日常维护和气候上都提出了有关的建议。在城市的配电生产运行维护检修过程中，期望可以借鉴建议，为电网和电力业的发展起到一定的帮助。参考文献[1]王松 .10kV 配电线路故障率的分析及防范措施以沿海地区10kV 配电线路为例 [J].技术与市场， 2012， 8 5153.[2]张贵鑫 .10kV 配电线路故障及防范措施分析 [J].科技创新与应用，2013， 21 163.作者简介梁瑶（ 1989， 11-），男，广西南宁，广西电网有限责任公司南宁供电局，助理工程师，本科学历，研究方向配电线路故障研究与应用。摘要现在电力行业中一般被广泛使用在人们生活中的电力线路就是 10kV 配电线路，并且 10kV 配电线路是电力线路中非常重要的组成部分， 10kV 配电线路所显现的优势和运行质量最大， 10kV 配电线路在分布上广泛，为用户和电网之间提供着非常大的实用功能。由于 10kV 配电线路一般都暴露在露天中，有着非常多的安全隐患，因此我们要做好预防故障的措施。关键词 10kV 配电线路；预防措施；故障原因式电源的调节功率较慢，难以对负荷的变化做出相应的调整，这时，系统的频率就会波动。或者当大型风电场突然有风或者光伏电站突然没有了日照，对系统的频率冲击很大，对系统的调频工作提出了新的要求。4 结束语分布式发电可以减少排放、改善现有的环境，但是当各种分布式电源接入电网的装机容量不断增大，对电网的影响也不断增大。如何对现有的电网调控管理模式做出相应的调整以保证电网的安全稳定运行，将成为电网调控工作研究的一个新的课题。文章阐述了分布式电源的特点以及对电网造成的影响，可以对电网调控运行工作提供一定的参考。参考文献[1]魏晓霞，刘士玮 .国外分布式发电发展情况分析及启示 [J].能源技术经济， 2014， 9（ 22） 58-65.[2]李黎 .分布式发电技术及其并网后的问题研究 [J].电网与清洁能源， 2013， 26（ 2） 55-59.作者简介孙仪（ 1985-），男，硕士，工程师，主要从事安徽电网调度运行工作。196- -