分布式电源(DG)是指在用户所在场地或附近建设安装,运行方式以用户侧自发自用为主、多余电能量上网,且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用联供设施。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电(含煤矿瓦斯发电)等。目前应用最广泛的是太阳能光伏发电,特别是太阳能光伏发电与建筑结合的模式,非常适合接人厂区、社区等。
近年来,国家大力扶持太阳能光伏发电,太阳能光伏发电近几年内得到飞速发展。不论是工业用电、商业用电或者是居民用电,大多数用户都希望供电的灵活性和可靠性大幅度提高。分布式电源的接人,为配电网注人了新鲜血液,使得当地配电网供电电能双向甚至多向流动,供电可靠性得到一定的提高。与此同时,分布式电源点的大量接人也将使得配电网结构变得更加复杂,进而引发配电网规划的新问题。分布式电源的接人对配电网将产生下列影响。
(1)对配电网电压和电能质量的影响。传统中低压配电网一般呈辐射状结构。稳态运行下,电压沿馈线潮流方向逐渐降低,接入分布式电源后,由于馈线上的传输功率减小,使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高,可能导致一些负荷节点的电压偏移超标。其电压被抬高多少与接入分布式电源的位置及总容量大小密切相关。由于分布式电源较多地采用逆变器,会向电网注人大量的高低次谐波,还会造成电压波动和闪变等电能质量问题。为解决这些问题,需在配电网络中设置有载调压变压器和电压调节器等调压设备,将负荷节点的电压偏移控制在规定的范围内;或者在分布式电源附近增设滤波器等滤波装置降低系统谐波含量,提高系统电能质量。
(2)对配电网继电保护的影响。分布式电源接人配电网中,会改变其附近节点的短路容量,在发生短路故障时,流过配电网的短路电流大小及方向都可能改变,因此会影响到配电网原有继电保护的正常运行。随着分布式电源的不断接人,原有保护在方向性、选择性、灵敏度校验上均将不能满足要求,保护定值也将不断地需要修改。因此,配电网的保护可以采用和输电网类似的保护,利用反应两端电气量的一些保护,如相差高频、高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护等。
(3)对配电网设计、规划和运营的影响。以往的配电网规划主要根据负荷预测与现场实际相结合来合理规划建设。这样的规划可以满足未来负荷增长的需求和供电可靠性。随着国家能源局对分布式电源的各种利好政策的出台,越来越多的分布式电源将接入配电网中,集中式发电所占比例将有所下降,电力网络的结构和控制方式将可能发生很大的改变,这种改变带来的挑战和机遇要求电力网络从设计、规划、运营和控制等各方面进行升级换代。因此,配电网网络结构的优化将成为规划的重点,同时应该考虑很多负荷的不确定性,以及如何保证供电可靠性。分布式电源接人配电网以后,用户侧可以主动参与能量管理和运营,使传统配电网运营费用模型不再适用。由于用电侧市场的放开,电力市场将会由注册的售电公司、用户等进行公平竞争,另外可再生能源受到国家政策的鼓励和各种的补贴,使得配电网在电能质量和供电可靠性方面更难以保障。因此,电网运营企业在电网设计规划时就应考虑如何应对这些影响。