分布式发电在电力系统中的集成与优化

分布式发电在电力系统中的集成与优化

谢德路   邵磊

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摘要：近年来，随着社会的不断进步，环境保护也受到更多关注。新能源作为解决能源与环境之间矛盾的有效途径备受关注，分布式光伏发电作为清洁、可再生的能源形式，具有重要地位和作用。分布式光伏发电系统利用太阳能资源，将太阳能转化为电能，广泛应用于建筑物、屋顶、空地等分布式场所。相较于传统的集中式发电方式，分布式光伏发电具有诸多优势，如充分利用分布在各地的太阳能资源、灵活布局和调整以适应不同需求、减少输电损耗等。近年尽管分布式光伏发电取得了一定的发展，但仍面临技术、政策和社会环境等多方面挑战。因此，探讨新能源分布式光伏发电的前景及面临的问题有着重要的现实意义。

关键词：分布式发电；电力系统；集成优化

引言

近年来，随着光伏和风能在配电网中渗透率的不断提高，电力系统正处于从传统配电系统向智能电网转变的重要阶段。虽然可再生能源在智能电网运行中具有诸多优点，但其不确定性和间歇性会造成电压波动、潮流计算复杂等问题。由于配电网呈辐射状拓扑结构，配电系统在用户负荷点造成的停电比例较大。因此，对含有分布式发电（DistributedGeneration，DG）机组和储能设备的配电系统进行可靠性评估至关重要。

1分布式光伏发电系统概述

分布式光伏发电系统由光伏阵列、控制器、逆变器、负荷及蓄电池等组成。在光伏发电系统中，光伏元件是发电机组的关键设备，在经过太阳能照射后，太阳能会在光伏元件内部产生电荷，电荷具有非均匀分布的特点，能够产生相应的能量，最终实现对能量的转化。随着分布式光伏发电系统的使用范围不断扩大，其产生的电能除用户自己使用外，剩余的电能可以实现将其并入到配电网中进行使用。

对于传统的配电网系统而言，其主要结构为单向单电源辐射状结构，在通常情况下，沿着线路潮流的方向，电压会逐步降低。而当规模化光伏电源接入后，整个系统将变成多元网络，线路可传输的功率将会降低，馈线电压将会提升，这些现象将有可能导致电压越限问题的发生。同时配电网复杂的网格结构会产生电流谐波，增加电能质量恶化的概率。

2技术方法分析

智能配电网作为一种新型的配电系统，可以更好地满足用户对电能需求的同时，提高能源利用效率。

智能配电网的无功功率优化调度需要考虑多个因素。其中包括电网定性，无功功率优化应该确保电网的稳定运行。无功功率的合理分配可以降低电网的电压波动和谐波，提高电网的功率因数，减少电网的损耗；负荷需求，不同负荷对无功功率的需求不同。优化应该根据负荷的特点和需求，合理分配无功功率；发电机容量，发电机的容量限制无功功率的分配。优化应确保各个发电机的无功功率分配在其容量范围内；线路容量，线路的容量限制无功功率的传输。优化应根据线路的容量情况，合理分配无功功率；功率因数要求，无功功率的优化应该满足电网的功率因数要求。根据电网的要求，调整无功功率的分配，保持功率因数在合理范围内；故障和异常情况，无功功率优化还应考虑故障和异常情况下的处理。在发生故障或异常情况时，系统应能够及时调整无功功率的分配，保证电网的安全和稳定运行。

无功功率优化调度还需要考虑配电线路的电压稳定性。在智能配电网中，由于发电单元的功率因数设定以及负荷的变化，配电线路的电压可能会发生波动。为了确保用户正常供电，无功功率优化调度必须考虑配电线路的电压限制。无功功率优化调度还需要考虑经济性。在分布式发电系统中，每个发电单元都可以独立地调节无功功率，因此，无功功率优化调度可以通过控制发电单元的功率因数设定来减少无功功率损耗，并提高能源利用效率。

3新能源分布式光伏发电的前景

随着全球对清洁能源需求的不断增长，分布式光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多国家和地区的关注与支持，各国政府纷纷出台如补贴、奖励、优惠税收等支持政策，以促进分布式光伏发电的发展。同时，分布式光伏发电也受到了社会的广泛认可和支持，其环保、低碳的特点符合当今社会对可持续发展的迫切需求。由此可知，随着技术的进步、政策的支持和社会认知的提高，新能源分布式光伏发电将在未来取得更加广阔的市场份额，成为推动清洁能源发展和能源结构转型的重要力量。分布式光伏发电的前景不仅体现在市场需求的增长和政策的支持上，还体现在其技术进步和成本优势上。随着科技的不断进步，光伏发电技术将不断完善，光伏电池转换效率逐渐提高，系统成本逐步降低。

同时，智能化、数字化技术的应用将进一步提升分布式光伏发电系统的运行效率和管理水平，降低运营成本，提高发电收益。新材料、新工艺的应用也将推动分布式光伏发电技术的发展，为行业带来更多的创新机会和发展空间。此外，国际合作和技术交流也为分布式光伏发电的发展提供了更广阔的平台，加速了技术进步和市场拓展。综上所述，分布式光伏发电在市场需求、政策支持、技术进步等方面均具备良好的发展条件，具有广阔的发展前景。

4含分布式电源的配电网继电保护的改进措施

4.1大规模分布式电源并网保护性能的优化措施

1）优化分布式电源的并网控制策略。通过合理的控制策略，减小分布式电源对配电网的影响，提高继电保护的可靠性。例如，可以采用基于电力电子技术的快速并网控制方法，减小分布式电源接入时对配电网的冲击。

2）调整继电保护定值。根据分布式电源接入后的配电网运行情况，重新计算和调整继电保护的定值，以适应新的运行模式。例如，可以根据分布式电源的容量和接入位置，调整电流保护的整定值，以确保在故障发生时能够快速、准确地切除故障。

3）改进自动重合闸装置。通过改进自动重合闸装置，更好地适应分布式电源接入后的配电网结构。例如，可以采用基于状态检测的自动重合闸技术，在故障发生后根据配电网的运行状态进行智能决策，提高重合闸的成功率和可靠性。

4.2分布式光伏接入对保护定值的影响及调整方法

首先，分布式电源的接入会影响保护装置的定值。在正常情况下，保护装置的定值是根据电力系统的特性和运行方式进行计算的。然而，当分布式电源接入系统后，电力系统的运行模式和特性发生变化，原有的保护定值不再适用。例如，分布式电源的接入会改变故障电流的路径和大小，影响保护装置的动作行为。因此，需要对保护定值进行重新计算和调整，以适应新的电力系统运行情况。

其次，分布式电源的接入也会影响保护装置的配合关系。在电力系统中，不同保护装置之间的配合能够保证在故障发生时，相关的保护装置按照预定的顺序动作，快速切除故障。然而，当分布式电源接入系统后，原有的配合关系会被打乱。例如，在原有的配合关系中，当某一线路发生故障时，下游的保护装置应该首先动作，切除故障。需要重新调整保护装置之间的配合关系，以确保在故障发生时，相关的保护装置按照预定的顺序正确动作。

结语

分布式光伏发电作为一种清洁、可再生的能源技术，对于推动全球能源结构转型和应对气候变化具有不可替代的作用。随着技术的不断进步和成本的降低，以及政策环境的逐步稳定和优化，分布式光伏发电的经济性和可靠性将得到显著提升，其在全球能源体系中的份额将持续增长。特别是储能技术的突破，将直接影响分布式光伏系统的效率和应用范围，是实现24小时全天候供电的关键。

参考文献

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[2]夏载军.以新能源技术为基础的分布式电源在电网中的应用[C]//广东省国科电力科学研究院.第五届电力工程与技术学术交流会议论文集.无锡：江苏省江阴中等专业学校,2024:2.