分布式发电对电网的影响

分布式发电对电网的影响

董琳琳

（国网江苏省电力有限公司南通供电分公司江苏南通226000）

一、分布式电源对电网的影响因素

分布式电源对电网的影响主要关乎到分布式电源的单个接入点的接入容量、接入电压等级和电源自身特点等因素。目前较为常见的分布式电源类型主要有光伏发电系统、风力发电系统以及风光互补发电系统等，本文就分布式风力发电和光伏发电系统作简要分析。

（一）分布式电源单个接入点的接入容量

分布式电源接入电网的容量不同对电网的影响也有着较大的差别。并网接入点接入容量越大，其对电网的影响越大，其不稳定性对电网的运行参数的影响越明显。同时，其投运或切除对电网的冲击也越大。同时，目前较为常见的光伏发电系统和风力发电系统其组成部分普遍含有逆变器。根据逆变器的工作原理和电压波形特点，理想化的逆变器只能无限接近模拟正弦波波形，通过傅里叶分解变换可知，要实际得到想要的基波分量必须将其他正弦分量滤除。然而在滤除其他次正弦分量成分时，现实设备无法达到完全滤除的目的，因此在接入电网的分布式电源容量较大时剩下的谐波成分的容量也将相应增大，谐波分量越大对电网的危害也就越严重。所以在同一电压等级下，分布式电源接入容量越小对电网的影响越小。

（二）分布式电源接入电压等级

同一容量的分布式电源接入电网的接入点电压等级不同对电网影响也不一样。在电源容量一定的情况下，电压等级越高，则电流相应就会越低。因此，在相同电源容量时，接入电网的电压等级越高对电网的影响越小。但也不可一味地追求高电压等级并网，电压等级越高对设备的绝缘和元器件的要求也越高，经济性方面欠合理。因此在选择并网接入电压等级时应统筹考虑多方面因素。

（三）分布式电源自身特点

各种类型的分布式电源都有其自身特点：风力发电系统在风力较大时电源出力充足，机组容量参考性较好，而在风力较小时候，风力发电系统出力不足，甚至会关闭电源出力，不向电网输送电能，此时的机组容量就没有参考价值；太阳能发电系统则与太阳光照息息相关，在光照充足时，太阳能发电系统能够达到额定发电容量，而在夜间或者光照条件不好时，太阳能发电系统的容量输出则非常低或者就无容量输出。由于在风力较为充足时往往阳光不是特别好，而在风力较弱时阳光往往较好，因此部分学者提出了风光互补发电系统，这种系统一定程度上弥补了单个光伏发电系统和单个风力发电系统的缺点，但依然存在发电容量利用不充分的情况，在规划区域电源容量时，也难以把握。部分发达国家在估算分布式发电系统装机容量时，采用统计学分析方法，充分研究该区域风力和阳光照度情况，综合考虑该区域分布式电源装机容量，从而合理估算出该区域分布式电源的等效装机容量，目前该方面的估算精度已经较高，并得到了部分专家学者的认可。

二、各种类型的分布式电源对电网的影响

各种类型的分布式电源因其各自发电原理不同，其对电网的影响也不尽相同。本文就两种常见的分布式电源发电系统做简要介绍。

（一）分布式风力发电系统对电网的影响

分布式风力发电系统功率输出随机性强，波动性大，较难控制，且所处位置通常为电网的末梢，因此分布式风力发电系统必然会对电网的安全性、稳定性、可靠性和电能质量产生负面影响，并且很难像常规电源一样来执行电网的调频、调压和抑制功率震荡。

常见的风力发电系统结构主要由风力发电机和变频器组成，采用数字控制系统实现输出功率、波形控制。分布式风力发电系统对电网的影响主要有以下几个方面：

1.对电网频率的影响。分布式风力发电系统对电网频率的影响主要取决于风电发电容量占系统总容量的比例。当分布式风力发电系统容量在系统中所占的比例较大时，其将对系统中对电能质量要求较高或者对系统频率敏感较高的负荷产生不良影响。

2.对电网电压的影响。分布式风力发电系统实时变化的输出功率和投切等都会引起电压波动和闪变等电能质量问题。一般要求分布式风力发电系统在电网接入点引起的电压波动应满足要求。

3.对电网稳定性的影响。分布式风力发电系统常常处于电网结构的末端，离负荷中心和电网主网架较远，如大容量的感应式风力发电机组退出运行将会造成大量的无功过剩，使得电网电压有抬高的危险，影响电网的稳定性。

4.对电网的其他影响。分布式风力发电系统在故障后不能形成强烈的电流变化，故障电流有限，有可能影响现有电网保护装置的有效动作。同时，由于分布式风力发电系统出力的不稳定性和随机性，因此在分布式发电系统装机容量达到一定规模后，将对电网的调度和电源规划造成影响，难以较为准确地控制电网电源建设和实施。

（二）分布式太阳能发电系统对电网的影响

分布式光伏发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置等组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电能，再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的交流电并网。分布式光伏发电系统具有清洁、免维护、寿命长、资源足、距离负荷近等特点。典型的住宅分布式光伏并网系统主要由太阳能电池组、并网逆变器和控制器构成。分布式光伏发电系统存在发电出力受光照影响、能量密度低等缺点，但目前光伏发电系统依然发展迅速，大规模分布式光伏系统并网将给电力系统的完全、稳定运行带来影响。

1.对电压的影响。由于分布式光伏发电系统一般在配网的终端或者馈线处，当存在反向潮流时，负荷侧电压将被抬高，有可能会使负荷侧电压越限。而且如果在一个区域存在较多分布式光伏发电系统并网时，这种电压趋势将会被一定程度地放大，可能会导致电压/无功调节装置的频繁动作；

2.对调度的影响。目前大部分分布式光伏发电系统都不具备调度自动化功能，因而不能参与电网频率、电压调整。且目前国家鼓励光伏发电产业发展，采取满发满上的指导思想，无形之中增加了电网控制和电能调度的难度；

3.对负荷特性的影响。光伏发电系统的出力受光照强度的影响，当光伏发电系统出力较大时，包含光伏发电系统的小片区域的对外负荷特性将有可能发生变化。

4.对电网的其他影响。由于分布式光伏发电系统存在发电出力不稳定性、谐波含量较高等问题，因此当电网中存在较多的分布式发电单元时，将会对电压波形、谐波含量、功率潮流、暂态稳定、动态稳定、频率稳定等造成一定影响。同时，由于光伏发电系统的自身特点，分布式光伏发电系统的装机容量与实际的可信容量存在一定差距，而且分布式光伏发电系统并网后将改变电网结构形式，必然会影响电网的电源规划和建设。

参考文献：

[1]赛迪智库2014年中国光伏产业发展形势展望【N】.赛迪网.2013.12.18

[2]杨卫东.薛峰.徐泰山等.光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析【J.】

[3]水电自动化与大坝监测.2009.33（4）：35-39