分布式电源参与的配电网电能质量控制措施研究

分布式电源参与的配电网电能质量控制措施研究

贾金伟 1 吕星辰 2 闫坤 3

国网上海松江供电公司，上海市松江区 ， 201600

摘要：经济社会的发展离不开电能的供应，随着我国电能需求量的提升，不同模式的配电网应运而生，这使得电能的供应质量越来越高。如分布式发电就在极大程度上改善了配电网电能输送的质量。但分布式发电使用过程中如果出现电源之间的并网，就会给电能质量带来负面影响。因此，要充分发挥分布式发电的优势，就要对分布式电源进行管理，以此来控制配电网中的电能质量。本文首先列举了现有分布式电源的形式，并分析了分布式电源对配电网电能质量产生的影响，进而围绕分布式发电技术下配电网电能质量的控制展开探讨，希望为国家电能的发展做出贡献。

关键词：分布式电源；配电网；电能质量

1、引言

经济的发展带来了能源需求的井喷式增长，能源的使用量越来越大，尤其是对电能的使用，配电网模式越来越多，电力系统越来越繁杂，对电能质量的要求也越来越高。为了尽量避免使用不可再生资源，保护自然环境，在对配电网电能质量控制时，通常会选用分布式电源。

2、分布式电源的概念及特点

分路式电源装置是一个独立的电源，功率较低，通常是几千瓦到50MW。分布式电源更靠近用户，能够满足用户的特殊需求。分布式电源装置与传统的发电技术不同，它的应用综合了多种新技术，在制作材料制作工艺方面，都有着与以往不同的亮点。分布式能源系统是新型的能源生产系统，有着显著的优点，如排放量低，控制灵活，产能高效，安全可靠等。因而应用了分布式电源的发电系统也有显著的优点：能够将发电系统中产生出的废气废热废能转化成可以再利用的热电等能源，还能够为分布式能源系统的发电提供能源。

3、分布式电源主要形式概述

分布式电源并不能直接参与到配电网中，需要经过一个特殊的装置，即并网逆变器来实现连接。但分布式电源并不稳定，并且具有随机性，因此想要全面利用装置进行发电是比较困难的。在使用光伏发电时，白天日照充足，可以很容易的通过逆变器来进行高效高质量的发电，但是夜晚无法提供充足的日照，因此应当在夜晚时将电力装置和电网分离。这样做不仅能够使配电网的运转保持正常，提升机器的运作效率，还对逆变器的使用效果方面有很大的提升。因此要实际了解分布式电源的不同种类，选择不同的使用方法。分布式发电主要包括太阳能发电和风力发电两种。

3.1太阳能发电

太阳能实际有两方面的内容，一是太阳光，在使用太阳光发电时，在装置的作用下直接将太阳能转化成电能；二是太阳热，在使用太阳热发电时，在装置的作用下，进行的是光能到热能再到电能之间的转换，是三种能的转变。对于两种不同状态的太阳能系统，在应用中也不尽相同。对于这种系统比较独立，可以单独运转的太阳能系统来说，太阳能与电能之间的转化是可以不需要通过发电装置来进行的。这样的太阳能系统主要应用于农村和通信等方面。而对于需要并网的太阳能系统来说，则需要发电装置的辅助，将光伏接入配电网中，但仍不需要使用蓄电池，应用中将分布式电源接入配电网，就可以产生能够使用的交流电。这种发电主要是输送到各用户中。还有一种是人们在日常生活中使用的分散型太阳能系统，这种系统所需的发电系统很小，容量也较小。

3.2风力发电

风能是优秀的清洁能源，也是可再生资源，风能总体数量大，分布广泛，再加之近些年国家对于环境保护的重视力度大大提升，使风力发电变得更加受到青睐。由于风力发电技术的发展和风力发电行业的进步，风能逐渐成为了世界上最重要的能源之一。风力发电系统有三种主要的形式，第一种是离网风力发电系统，该系统最重要的特点是应用蓄电池来储存电力，应用蓄电池的优点是能够及时有效的供电，保证供电的连续性。正因为这样的特性，该风力发电系统通常应用于偏远地区。第二种是并网风力系统，该系统的特点是需要电子设备的辅助，因为在该系统中，风能转化的电能是无法直接与配电网相匹配的，必须通过电子设备将产生的电能再次转化为与配电网电能才能将电能应用到实际生产中。为了保证电子设备的效率和成本，这种风力发电方式通常应用在风能较为充沛的地方，是当前风力发电系统中最常用的风力发电方式。第三种是分散型风力发电系统，该系统的特点是与光伏合作，从而进行更高效和更高质量的供电，该系统通常应用于海上导航。

4、分布式电源对配电网电能质量产生的影响

经济社会的快速发展，给人们的生活水平带来了翻天覆地的变化，人们对各种能源的需求也越来越多，对于能源的质量也提出了更高的要求。因此对于电力系统来说，为了保证配电网的电能质量，要充分的在电力系统中应用分配式电源，一方面能够满足人们日益增长的电力需求，另一方面能够促进社会经济的发展，保证生产的稳定，为我国电力事业的发展提供稳定的增长动力。

4.1分布式电源对稳态电能质量的影响

到目前为止，可应用的分布式电源具有很多种类，当我们将分布式电源与配电网连接后，同时使用负载和分布式电源，能量运转是多向的。在分布式电源的运转过程中受两方面的影响，除了外界因素以外，与发电机内部的结构有着不可脱离的关系，同时发电机的内部结构会在很大程度上对分布式电源产生影响。在多种技术的辅助之下，电力系统得到了很大的提升，为配电网的电能质量提升起到了重要的作用。在产生的电能通过逆变器并网到配电网中时，想要完成并网，就要将二者变为同频的电压，光伏想要达到这样的效果就需要在系统中添加相应的设备，但是如果频率达到谐波范围时，就会带来这方面的污染。如果能够应用性能较好的滤波器，就能够降低带来的污染，甚至可以完全忽略它的污染。但是当电子设备较长时间的处于谐波频率时，这种影响就会危害整个系统的正常工作。近些年来，我国的科学技术发展迅速，并且各项高科技研究也正在与时俱进，人们已经研究出更加完善的电力器件，新的电力器件与旧时的器件相比较，器件的设计手段和使用方式都更加先进，因此产生的谐波问题更少，即使是部分的器件在某些情况下会产生高谐波，但由于其频率的特征，在过滤时可以轻易的剔除。

4.2分布式电源对暂态电能质量的影响

当我们将分布式电源应用到电力系统中时，由于分布式电源所产生的电压无法与电力系统相匹配，因此在接入配电网时，一定要添加一些电力器件来加以整合，以此来让二者的电压和频率相同，这样有助于电力系统的顺利运转。通常我们所采用的做法是改变分布式电源产生的电压。但是由于这些电力器件的加入，会给电力系统中电能质量带来了不利的影响，比如电能质量降低、系统运转效率下降等，而且电力系统中重要的部分也会受到外界因素的影响，最后要注意的是额外加入的器件会暂时性的降低系统的电能质量。

5、分布式电源参与的配电网电能质量控制策略

现阶段，我国经济社会的发展速度飞快，各行各业都进入了迅猛发展时期，有了长足的进步，尤其工业制造业在近几年来发展迅速，可是这些产业的大跨步发展也给配电网带来了严重的负荷，这也是造成配电网电能质量降低的重要原因之一。由于电能质量的降低，也给供电设备的安全可靠带来了不小的挑战，如果电能的利用效率降低，在相同的情况下，电力设备和配电网的使用寿命也大大降低，同时还会导致各种低效和老化浪费了大量的能源。也正是在这样的背景下分布式电能出现了，虽然分布式电能能够在很大程度上解决上述的部分问题，但是由于分布式电源也存在一些随机性和波动性，因此在某种程度上也带来了电能质量的下降。为了保障电力系统的正常运行，提升电能总体质量，保证电力系统的顺利运行，我们通常选择采取一定的措施来对分布式电源进行相应控制。

5.1保障配电网的无功电源充足

充足的无功电源可以有效解决这方面的问题，这归功于无功电源有两方面的优点。一是它可以使电压保持在比较稳定的状态，这样能够使后续的电压状态满足工作需求，二是它能够缓解大量的负荷的存在而给配电网电能质量带来的负面影响，推进配电网电能质量的提升。因此当系统中没有足够的无功电源时，电压会降低，此时系统中用于控制电能质量的设备就发挥不出功能，在实际操作过程中会存在无功缺额的情况。因此再存在较大功率负荷的情况下，要保障足够的无功电源，结合实际情况对电源进行合理配置，实际保障电能质量。

5.2使用先进设备进行合理控制

先进的设备是保证电能质量的基础，同时也是后续各项工作顺利开展的根本保障，在实际操作中能够对电能质量产生实际监控作用的方法非常多，例如，单独对变压器接头进行改善和调整，从而控制电压稳定，对电压质量进行有效的控制和保障。这种调节方式虽然简便，容易操作，可独立调节，但是有一个明显的缺陷，调节的效果会产生叠加，影响总体的调节效果。因此在存在充足的无功电源的条件下，对电能装置之间要进行统一协调，让电力系统能够和谐平稳的运转，加大对于电力质量的监控。与分布式控制方法不同，分级控制较为简单，只要控制数据信息在所划定的范围内，由上级向下级进行协调，就可以达到有效控制的作用。但分布式的控制办法还有待商榷。

5.3应用恰当有效的电力技术

用户电力技术也是非常重要的电力技术之一，在整个系统运行中起到十分重要的作用。它是以用户对电能质量的实际要求为操作基点，在结合功率技术和配电技术的基础上，实现电力资源的有效配置。通过应用用户电力技术，产生用户实际能够使用的电力资源。该应用技术的优点是能够大大减少电力系统中容易出现短路的情况，同时还能为用户提供更加稳定和安全的电能，方便进行电能的调控。同时配电网控制技术能够有效制约暂态现象，对电能质量的控制起到了重要的作用。

6、结论

各国为了快速发展国家经济，对各种能源的需求不断增加，电能需求也在不断提升，这种对需求的提升不仅是电能的总量，更是电能的质量，如果电能的质量无法满足实际需求，就会导致生产效率大大降低，甚至影响后续的工作。但在实际应用中也产生了大量对能源的浪费，因此分布式电源的产生和发展有着特有的背景。分布式电源的应用主要是解决了两方面的问题，一是解决了环境污染问题，相比于传统的电源所产生的污染更少，为我国的环境保护工作做出了巨大贡献；二是降低了对不可再生资源的能耗。但由于分布式电源固有的缺点，必须要对电能质量进行控制，在最大程度上减少质量流失，以免出现电能的二次浪费，满足国家和行业发展对于电能的需求，促进经济的发展，维护电力系统的稳定。

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