分布式储能对配电网电能质量的影响

分布式储能对配电网电能质量的影响

徐高晶 徐韬

南京南瑞太阳能科技有限公司 江苏南京 210000

摘要：中国能源正处于提质增效的全新发展阶段，打造高效、灵活、清洁的能源供给体系是未来能源发展的方向。分布式能源系统可以充分利用可再生能源，对解决能源危机及其带来的环境问题具有重要的作用。其中，储能技术在开发利用可再生能源过程中具有至关重要的作用，对提高可再生能源利用率和优化能源综合利用效率具有重要的现实意义。但是相较于集中储能，分布式储能布局更加灵活，减少了集中储能电站的投资压力，能够从多个点实现功率和能量的支撑，在改善配电网电压上效果更加明显。基于此，本文就分布式储能对配电网电能质量的影响进行详细探究。

关键词：分布式储能；配电网；电能质量；影响

中图分类号：TM73文献标识码：A

1 引言

配电网作为连接输电网和用电侧的重要桥梁，是整个电力系统中非常重要的一环。但随着负荷的快速增长，峰谷差越来越大，导致配电网的“标准低、联系弱、低电压”等问题日益严重。传统解决方案如设备扩容存在设备利用率低和投资大的缺点，而储能装置通过“低储高发”的特性不仅可以有效地缓解负荷峰谷差，也能够改善配电网的电压质量。随着储能技术进步和成本的降低，在电力系统中配置越来越多的储能将是发展的必然趋势，也是突破传统配电网运行方式的新途径。

2 分布式储能

取决于能量储存的形式，化学储能、电磁储能、相变储能、机械储能是储能应用中最常见的几种储能类型。由于对清洁能源发电有良好的辅助作用，近年来分布式储能应用的项目数占总储能数量的比重越来越多。世界电力需求和生产在近几年持续增长，清洁能源在一次能源的占比不断提高，电力系统峰谷差不断扩大，将储能配置在其中，可以调节电力系统的电能质量，平滑新能源出力及负荷，并可以显著的提高电力系统稳定性、安全性和经济性^[1]。分布式能源和微网负荷波动频繁且较大而且系统容量小，储能可以作为分布式能源和微网的备用电源和平衡的负荷装置来解决这些问题。在要求低碳发展经济的当今社会，分布式和大规模集中式太阳能发电的接入电网和消纳离不幵储能的重要技术支撑，储能能够进行清洁能源并网、削峰填谷、网络优化、智能调度、分布式电源。储能能够对新能源的接入带来有利条件，但是现在大量的挑战也存在于储能发展中，包括：储能电源的规划配置、储能系统如何通过柔性连接到已有的发展成熟的电力系统中、如何改进储能控制调节系统使之更加智能化以及如何将储能和清洁能源更好的匹配等。应对上述挑战的最有效措施是将储能与电力形成一个耦合整体，协同优化实现各环节及清洁能源发电价值最优。

3 分布式储能对配电网电能质量的影响

3.1 电网运行控制

分布式储能系统有集中式并网和分散式并网方式，集中式并网就是指将分布式储能所产生的电能直接输送到电网，供电网调度使用，这种并网方式主要适应于大型电站并网，如大面积的公路分布式储能装置就是运用这种方式并网；分散式并网是指所发出的电能不直接供往电网，产生的电能存在某一负载中，电网需要的时候再调度使用，通常用于城区内、特别是于建筑结合的光伏系统，比如装置于屋顶上的分布式储能装置。再者分布式储能主要是利用太阳光进行发电，因而受天气影响较大，发电量存在不稳定性。分布式储能系统并网形式的不同和发电量的不稳定造成分布式储能装置所发的电量并入电网后电网中电源点数的增加，并且这些点数的分布和数量没有任何规律可循，所以对电源的控制和电网的运行都增加了一定的难度。

3.2 质量受损

分布式储能在并网之后，其运行需要在高频调制之下，进行逆变器的运转工作，但是在这种方式的运行之下，是比较容易出现谐波的，谐波会让电能的质量受到损伤。如果在谐波放大之后，那么对于原本电网而言其、输出功率也会相应发生变化。变化之后的输出功率对于工作人员而言，更不容易调控，所以就容易导致整个电网的电压不稳定，从而导致安全事故。同时，我国传统的电网带那个供应模式是单一供应，但是这是不符合分布式储能接入之后的情况的。在分布式储能接入到电网之后，其相应接入点的电压是不相同的，因此就需要对接入分布式储能之后的电网进行管理，这样就会造成其中需要对此进行管理的环节比较多。在以上几种情况之下，在出现谐波，电压、输出功率的不稳定性、工作环节的增多都会造成电能质量受损。

3.3 孤岛效应

在分布式储能与并网后，很容易发生相应的孤岛效应，其中如果公共电网出现故障，继电保护切除故障点后，而分布式储能依然正常工作的时候，就会导致孤岛效应。一方面，如果在电网事故处理时未发现孤岛内电网小网运行，有可能导致非同期并网，造成电网震荡，危及电力系统稳定运行。另一方面，如果出现相应的孤岛效应，电力维修人员在进行电网故障检查过程中，很容易发生安全事故，而且如果不能够及时维修会导致整个电网系统的供电工作受到严重影响，使电力系统故障进一步扩大，影响人们正常的生产生活。

4 分布式储能对配电网电能质量的影响

4.1 强化电网运行控制

在分布式储能并网后，如果电网的运行控制效果较差，电网调度人员或运维人员可以通过使用新能源发电功率预测技术，对分布式储能的输出功率进行及时检查，在确保其他电源的正常运行的前提下，加强对于分布式储能输出功率的监管力度，保障电网供电的安全质量^[2]。因此，可以通过以下几方面来加强对于电网的控制：一是在分布式储能并网后，由于分布式储能容易受到发电强度等因素的影响，电站运维管理人员应加强本站所在区域的光辐照强度等历史资源收集，利用计算机软件建立一个发电功率数学模型，结合相应历史发电数据，掌握场站运行发电规律特征，提高光功率预测准确度。二是通过加强对于电网系统相关设备历史运行数据的研究分析，找出最合适的分布式储能安装位置，降低外界因素对于分布式储能的影响提升分布式储能并网后的稳定性。三是在进行发电应与区域内可控出力的电源配合，如果出现电能供电不稳定的状况，及时调峰调频，确保电网系统的正常运行。

4.2 提高电能质量

供电单位要想提高电能的质量，必须要提高电能的监管工作。相关人员可以在并网之前，对每一个分布式储能的接入点都进行电能质量的综合性管理。通过对接入点都进行电能质量的综合性管理实现电能质量的检测。在检测的过程中，如果发现谐波或者是电压波动，相关的技术人员可以迅速采取措施，从而加强对电能质量的控制。

4.3 孤岛效应改善

首先对分布式储能系统并网之前要制定完善的政策和相关标准，规范其运行，将对并网之后的影响降到最低；其次，对接入电网的分布式储能必须要求配备“孤岛效应”检测技术装备，防止“孤岛”现象发生，保护电网电流的稳定性和工作人员的安全。孤岛检测技术有主动式检测和被动式检测两种方式，主动式检测是指主动制造扰动，当发生故障时扰动快速增加并被检测出来，而被动式检测技术是指只在产生故障时检测波动。

5 结束语

随着绿色能源发展理念的推广及国家环境政策的落实，储能技术将得到越来越广泛的应用。中国作为对储能技术研发最活跃的国家之一，针对目前已存在的关键技术研发及对相关技术仍未解决的核心问题攻坚将更加深入，随之而来的技术屏障也会层出不穷，仍然需要更多细致的研究，但可以明确的是，更先进、更全面的技术也一定会不断出现。

参考文献：

[1] 陈厚合,刘丽娜,姜涛,等. 提升配电网电压质量的分布式储能经济优化配置方法[J]. 电网技术,2018,42(7):2127⁃2135.

[2] 李建林,马会萌,袁晓冬,等. 规模化分布式储能的关键应用技术研究综述[J]. 电网技术,2017,41(10):3365⁃3375.