含高比例分布式电源的主动配电网无功支撑能力提升路径研究

含高比例分布式电源的主动配电网无功支撑能力提升路径研究

南钰 郑罡

国网河南省电力公司开封供电公司

摘 要：在电力系统对居民生活影响越来越深刻的今天，新型可再生资源也得到了迅猛发展，分布式电源的应用成为电力系统发展的重要目标。本文从主动配电网的无功支撑能力研究出发，对分布式电源的特点和无功支撑能力的现存问题进行探讨，并形成了含高比例分布式电源的主动配电网无功支撑能力提升路径。

关键词：分布式电源；高比例；无功支撑

0 引言

电力系统的稳定性对居民生活造成了较大影响，作为现代社会不可或缺的基础性设施，正面临着转型升级以及提升能力水平的各项挑战。含高比例分布式电源的主动配电网是一种电力系统的架构，通过集成分布式电源（DERs）并采用主动调度和控制策略从而实现更加灵活的和智能的电力分配。高比例往往包括大规模的太阳能电站、风电场以及分布在用户屋顶的小型太阳能电池板等。这些可再生能源式相对于传统的电力系统，含有更多比例的分布式电源。而分布式电源通常以地理分散的方式安装在用户端，相比于传统的中央化发电站，集成分布式电源的能源更加灵活，并且以可再生的方式实现。

电力系统所发出的电力主要是由有功功率和无功功率组成，其中有功功率主要是用于执行实际的有功工作，无功功率则主要用于电力系统的电磁场的建立和维持。因此无功功率对维持电压水平，维护电力系统的稳定性，并通过优化无功功率也能大大减少电网中的损耗，合理分配优化电流传输。在此背景下，随着新能源、可再生能源的研究逐步深入，对含高比例分布式电源的主动配电网进行无功支撑能力探究具有重要意义，本文将针对此主题展开，提出可行的提升路径。

1 分布式电源的特点及无功支撑能力的现存问题

（一）分布式电源的特点

分布式电源主要通过在电力系统中不同地理位置的分布情况降低输电损耗，充分利用好可再生能源和新能源，因此，分布式电源的主要特点之一就是成为推动可持续能源发展的关键性组成部分，在能源紧缺的今天降低电力系统对传统能源的依赖性，并注重节能减排，提升电力系统的绿色清洁和稳定发展。其次，分布式电源可以应用在多种场景中，与以往的中央化发电站相比，可以具有更加灵活的供电体系，并且去中心化的电力体系意味着供电不再单纯依赖于大型发电站，大大提升了系统的抗灾性和韧性。再者，在可持续能源的应用过程中也对应着智能化系统的应用与发展，分布式电源需要进行合理的管理维护从而起到正常供电的作用，而这一背景下促进了分布式电源的可编程性和智能化，从而实现实时调整和优化能源生产与消费。

（二）无功支撑能力不足的现存问题

无功支撑能力在维持电压平稳、维护系统稳定、降低电网损耗等多方面具有十分重要的现实意义。而目前分布式电源中，无功支撑能力存在一些现实问题亟待解决。首先，无功支撑能力可以通过优化无功功率的分布和控制，合理分配优化电流传输减少电网中的损耗，但同时管理问题也对电网损耗副作用。目前分布式电源还未实现全面的管理控制，缺乏有效的协调可能导致无功功率的分布不均匀，进而影响系统的无功支撑能力，不足的无功支撑可能会导致额外的损耗，降低系统效率。其次，无功功率若存在不足则在维持电压水平的过程中需要借助其他手段，这种问题出现时则会产生巨大的额外能源消耗，导致能源浪费。无功功率的稳定与否还影响着电力系统的稳定性和电压的稳定性，如果无功功率不足则电压水平会下降，甚至是引起电压崩溃；不足的无功功率还可能会造成电力系统频率波动和电压震荡，这对供电的安全可靠性形成了严重威胁。

2 含高比例分布式电源的主动配电网无功支撑能力提升路径

（一）分布式电源配置和管理优化

分布式电源的合理规划配置和管理是解决无功支撑能力不足问题的主要方法。作为具有巨大应用前景的电力系统形式，需要进行系统的整合和完善，从而促进供电的稳定性和系统的可应用性。与传统的供电形式相比，分布式电源配置存在灵活性，但同时也存在分布形式和分布管理的问题。在进行电源配置的过程中，需要充分考虑好分布式电源的类型、容量、位置以及日后管理的便捷性，从而确保整个系统的稳定性以及无功功率在系统中的均衡分布。在这个过程中可以采用先进的优化算法，从全局的角度出发合理化资源配置。同时，对于分布式电源的协调管理，需要强化主动配电网的通信网络，确保信息传递的实时性和可靠性。同时建立实时的电网监测体系当出现无功功率的均衡性出现问题时可以提供及时的警报，并利用电压调节、功率因数调整等无功功率的控制策略，提高系统的响应速度以及稳定性。

（二）合理进行储能系统的整合

分布式电源其中一个重要方面就是储能系统的应用，为了促进电力系统的灵活性和稳定性，储能系统作为一个调节器存储多余的能力，并在需要额外能量时将存储的能量进行释放。因此储能系统可以作为含高比例分布式电源的主动配电网无功支撑能力研究过程中的一个重点问题。目前储能系统的应用过程中不仅在成本、安全、耐久性等方面出现问题，对于储能系统的管理、标准和规范以及储能效率等方面也没有相关规定。因此需要进行储能系统的整合，防止出现不同储能技术之间的兼容性问题，提升系统的储能效率，提高能源利用率。在规划过程中需要详细地从全局考虑系统的规划和设计，并对负载需求和能源波动性等因素进行综合评判，并选择适当的储能及时，确保电力系统的有效集成。对分布式电源来讲，多种不同形式的可再生能源之间的储能协同也需要考虑在内，制定合适的能源调度策略，确保各种能源形式能够被有效利用。

（三）政策和法规支撑

分布式电源的相关应用需要得到更多的政策和法规的支持，作为现代化的新型技术，在发展过程中，需要以国家视角促进技术创新，提升系统的现实应用性。同时提供激励措施，鼓励分布式电源的无功支撑性能提升，为相关研究提供更多的资金和政策支持，促进产业发展。

3 结束语

本文针对分布式电源的特点和无功支撑能力的现存问题，从分布式电源的配置管理优化、储能系统的整合以及政策法律支撑三个方面探讨含高比例分布式电源的主动配电网无功支撑能力提升路径。未来，为了促进电力领域的不断发展进步，仍需进行更多先进技术和系统设计的探讨，为清洁、高效、可持续的能源贡献更多的实用性方案。

参考文献：

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[3]徐韵.含可再生分布式电源参与调节的配电网无功电压优化控制[D].华北电力大学(北京),2020.DOI:10.27140/d.cnki.ghbbu.2020.000132
南钰 男 汉族  河南开封 1990.06 本科 电气工程专业 高级工程师 研究方向电网规划、数字化