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6.3 分布式电源并网对电网的影响和要求

作者:admin发布时间:2020-06-29 09:08

6.3.1 分布式电源并网对电网的影响

6.3.1.1 技术方面

1.对电网规划的影响

配电系统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应电能的前提下,使配电系统的建设和运行费用最小。当大量的分布式电源出现在规划方案中时,大量的随机变化使得系统复杂性大大地增加,主要表现在以下几个方面:

增加电力系统的负荷预测的不确定性。传统的配电网规划一般情况下是按照“负荷预测—电源规划—网络规划”的步骤进行的。在负荷预测的时候,不仅要知道负荷总量预测值,还应该清楚负荷分布和增长的规律。而大量的用户安装分布式电源为其提供电能,必然对整个电力系统的负荷增长模式产生影响,使得配电网规划人员更加难以准确预测负荷的增长情况,从而对配电网规划造成影响。

增加配电网规划求解难度。配电网规划一般考虑5—20年,在此年限内,通常假定电网负荷逐年增长,新的中压、低压节点不断出现,需要增建一个或更多的变电所。由于规划问题的动态属性同其维数密切相关(通常几千个节点需要同时考虑),若再出现许多发电机节点,使得在所有可能的网络结果中寻找到最优的网络布置方案(可以是建造成本、维护成本和电能损耗最小的方案)就更加困难。

降低供电设施利用率,影响规划方案的投资回收。作为架设线路的替代方案,分布式电源能扩大配电网的供电容量。因为分布式电源接入配电网可以延缓或避免配电网投资。但是,若分布式电源接入供电容量充裕的区域或节点则可能导致原有供电容量长期处于备用或闲置状态,降低供电设施利用率,产生沉没成本,使原规划方案的投资无法按期回收。因此,在考虑分布式电源接入的配电网规划中,应充分发挥发电成本较低的分布式电源在经济上的优势,降低配电网建设与运营成本;而在利用分布式电源对配电网扩容规划中,则应研究分布式电源与现有网络的配合问题及其技术经济评价方法。

2.对电能质量的影响

分布式电源并网对电网电能质量的影响主要表现在:

(1)引起电压波动和闪变。受环境和气候条件、用户需求、政策法规等因素的影响,分布式电源的启停与投切,其不确定性易造成配电网明显的电压波动和闪变。同时,分布式电源的控制设备和反馈环节的相互作用也会直接或间接地引起电压闪变。

(2)造成谐波污染。分布式电源采用基于电力电子技术的逆变器接入配电网,与传统电网的方式有很大不同,开关器件的频繁开关易产生开关频率附近的谐波分量,对电网造成谐波污染。

(3)引起电压偏移。分布式电源常位于配电网的终端,离负荷较近,输出的无功会使负荷节点处电压升高,甚至超出电压偏移标准。当分布式电源退出运行时,受其影响较大的节点负荷又因缺少电压支撑而遭受低电压等严重电能质量问题,受影响程度的大小与分布式电源的类型、位置和容量有关。

3.对继电保护的影响

传统的配电网为单电源放射状结构,其保护系统相对较为简单。一般来说,我国配电网系统主要采用速断和过电流两种保护方式。速断保护线路的全长,瞬时动作切除故障;过流保护作为线路的后备保护,延时0.5—1s动作。考虑电网80%—90%的故障为瞬时性故障和不同线路的具体特性,分别采用重合闸前加速和重合闸后加速装置以快速恢复瞬时性故障,提高供电可靠性。分布式电源的引入使得配电系统从单电源辐射式网络变为双端或多端有源网络,对原有的保护系统产生较大的影响,可能引起原有保护的误动或拒动,造成非同期重合闸,降低供电可靠性等。具体而言,可表现在以下方面:

分布式电源降低所在线路保护灵敏度或缩小保护范围。如果一个分布式电源接在线路某一位置,当线路末端发生短路故障后,它将向故障点送出短路电流,减少了线路保护监测到的故障电流,从而降低了保护的灵敏度。

相邻线路故障,分布式电源引起所在线路保护误动作。如果故障发生在距离目前较近的部分,由于分布式电源的作用,保护检测到的故障电流值将大于速断保护整定值,而引起误动作,造成分布式电源所接线路无故障跳闸。

分布式电源造成非同期重合闸或故障点重燃。在辐射式配电网结构下,重合闸在迅速恢复瞬时性故障线路供电时,不会对配电系统产生任何冲击和破坏。当分布式电源接入配电线路后,如果线路因故障跳闸后,分布式电源所形成的电岛保持了功率和电压在额定值附近运行,分布式电源极有可能在重合闸动作时没有跳离线路,将造成非同期重合闸或故障点重燃,从而引发故障。

4.对电网调度的影响

对发电计划及调度的影响。根据分布式电源的可控性可以将其分为两类,一类是发电功率不可控的,包括风力发电、光伏发电等;另一类是发电功率可控的,主要指生物质发电。可控的分布式电源最终都采用与传统火电类似的汽轮机进行发电,相比于风电、太阳能等受自然环境影响显著的分布式电源,其发电功率可调控。从调度的角度来看,可控的分布式电源可以作为负的负荷接入电网,对于发电计划及调度的影响较小。泊众棋牌app下载不可控的分布式电源中所包含的风力发电、光伏发电等受气象环境等因素的影响,具有随机性、波动性、可预测性差的特点。这些分布式电源的输出功率不稳定,增加了调度的难度。

对电网备用容量的影响。电网中接入的分布式电源的功率特性与电网负荷波动特性一致时,分布式电源就具备了自然调峰的作用;反之,将会使电网的调峰问题变得更加突出。分布式电源并网后,电网的可用调峰容量减去用于平衡负荷波动的备用容量,剩余的可用调峰容量就用于分布式电源调峰。如果整个电网用于分布式电源的备用容量有限,无法完全平衡分布式电源的功率波动时,就需要限制分布式电源的渗透率。由于风力发电、光伏发电等分布式电源输出具有随机性,因此,要接入大量分布式电源,必须考虑配备相应容量的备用电源,以便在输出功率波动时平衡发电与负荷需求,保证电网的安全稳定运行。

对系统稳定性的影响。分布式电源的并网可能会改变配电网的功率流向和潮流分布,这是既有电网在规划和设计时未曾考虑的。因此,随着分布式电源注入功率的增加,分布式电源附近局部电网的电压和联络线功率将超出安全的运行范围,影响系统的稳定性。随着分布式电源装机容量在系统中所占比例的不断增加,输出的不稳定性对电网的功率冲击效应也不断增大,对系统稳定性的影响就更加明显,严重时将使系统失去动态稳定性,导致整个系统瓦解。

6.3.1.2 管理方面

1.增加并网管理的复杂性

分布式电源多分布在用户侧,并网方式多样,如全部上网、并网且上网和并网不上网等。对于全部上网和并网且上网方式,分布式电源均具有电源属性,须进行相应的接网投资建设和配电网改造,并须对不同类型的分布式电源上网电量进行准确计量。对于并网不上网方式,可仅将其作为用户对待,无须对电网进行改造。电网须针对不同的情况,分别进行并网管理,相比于传统电源全部上网的并网管理泊众棋牌游戏平台下载,大大增加了并网管理的工作量。此外,分布式电源建设业主多为光伏组件厂商、能源服务公司等,对电力系统运行技术要求不熟悉,一旦发生供电安全问题,电网企业与分布式电源项目业主存在供电安全责任难以厘清的问题,增加了电网并网管理的复杂性。

2.增加调度管理的复杂性

当配电系统需要进行实时监视、控制和调节时,由于原配电网是一个无源的放射形电网,信息的采集、开关的操作、能源的调度等相应比较简单。分布式电源的接入使此过程复杂化,需要更新电网自动化系统,增加多种信息,包括监视住处和控制信息。同时,需要采用通信技术、GPS技术、DSP技术以及电力系统的动态测量和在线检测等多种技术,调度分布式电源,进行各种运行指标分析、计量计费以及运行控制,实现分布式电源系统间以及分布式电源系统与配电网之间的相互协调。

3.增加运行管理难度

对于在配电网安装分布式电源的用户或独立投资商,他们与维护电网安全和供电质量的配电网公司之间存在一定的冲突。因为大量分布式电源接入将对配电网结构产生重大影响。一系列包括电压调整、无功平衡、继电保护在内的综合性问题将影响系统的运行。为了确保电网的安全与优质运行,必须添置电力电子设备,实施相应的控制策略与调节手段,将分布式电源集成到配电系统。这不但需要改造现有的配电自动化系统,还需将配电网被动管理转变为主动管理。

6.3.2 分布式电源并网对电网的要求

大量分布式电源并网对于电网在并网关键技术和并网管理两个方面提出了新要求。

6.3.2.1 并网技术

针对分布式电源对电网规划、电能质量、调度运行、继电保护等方面的影响,为满足大规模的分布式发电技术的接入,电网适应分布式电源接入的需要发展的关键技术包括以下方面:

1.考虑分布式电源的负荷预测技术

适应分布式电源接入的配电网负荷预测不仅需要考虑对如经济结构及发展趋势、人口密度、负荷性质等因素,还需要更多地考虑气象条件、自然环境、政策导向等因素,负荷预测的影响因素明显增加。电力负荷预测应该具有自适应性,且应和天气、环境等相关的信息流进行互动结合,这就需要电力负荷预测技术具有更强的智能特性。因此,现阶段所采用的负荷预测方法已经不能客观筛选和确定主要影响因素、模型结构,从而确定最优的负荷预测模型,在建模过程中不确定因素显著增加,因此需要对负荷预测技术的一系列新的理论方法进行研究。

2.配电网优化规划技术

开展分布式发电在电力系统中的布点规划和含分布式发电的配电网扩展规划。根据自然资源的分布情况和国家的能源政策确定分布式电源的类型、容量和位置。在此基础上,结合分布式电源接入实际电网的情况,分析分布式电源的最优容量和位置以及配电网的最优扩展方案。

3.分布式电源与配电网保护协调技术

考虑逆变型分布式电源的特殊性,研究不同分布式电源安装位置、容量对配电网保护安装处短路电流的影响,进而分析分布式电源对保护装置灵敏性、选择性等方面影响。根据分布式电源对配电网保护的影响方式,研究现有保护系统的调整方案或新的保护方案,如针对逆变型分布式电源出力变化大导致传统电流保护定值很难整定的问题,研究自适应电流保护等。

4.考虑分布式电源的配电网优化运行技术

分布式电源并网后,配电网的结构和运行都发生巨大的变化,配电网潮流计算难度增大,需要研究及分布式电源影响的潮流计算改进方法,为含分布式电源的配电网优化运行分析提供分析基础。研究含分布式电源的配电网无功优化方法和电压调整策略。研究各类分布式电源的调度特性,构建多分布式电源的优化调度策略。建立含分布式电源的配电网优化运行管理平台,并基于理论分析进行验证分析。

5.分布式电源信息建模及交互技术

研究风电、光伏发电、生物质发电等分布式电源的信息模型构成以及标准化建模方法;研究分布式电源监控管理和SCADA/EMS对信息交互开放性、实时性的要求;建立基于IEC61850-7-420的分布式电源监控通信功能规范。构建基于IEC61970的分布式电源互操作信息模型。

6.3.2.2 并网管理

针对分布式电源对并网管理、调度管理、运行管理等方面的影响,为满足更大规模的分布式发电技术的接入,电网适应分布式电源接入,在管理方面需要做以下调整:

(1)将分布式电源的发展纳入配电网规划。分布式发电项目建设与电网特别是中低压电网的规划建设紧密相关,要把分布式电源发展纳入配电网规划中,以电网规划为主导,统筹规划,降低能源基础设施建设整体成本。

(2)加强分布式电源管理机制研究,分析分布式电源并网的政策机制及商业运营模式。分析分布式能源的余电上网、接网费用和电网企业的购电费用及辅助服务机制,明确分布式可再生能源和利用化石燃料的分布式能源所采用并网方式。

(3)适应分布式电源的特点,简化并网手续,规范并网流程。加快制定分布式电源管理办法,依据《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国可再生能源法》等法律法规以及有关规程规定,按照优化并网流程、简化并网手续、提高服务效率原则,做好分布式电源并网服务。



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