2021年分布式电源对配电网的可靠性影响
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分布式电源接入对配电网的影响及应对措施摘要:本文主要对配网自动化影响分布式并网接入的情况进行分析,并且对相应的配网自动化系统与分布式光伏发电接入相适应的调整情况进行研究,并且重点研究以后分布式光伏发电并网的趋势,让配电自动化系统与渗透率不同条件下的分布式光伏发电技术改造方案进行结合。
关键词:分布式;电源接入;配电网;影响;应对措施1分布式光伏接入对配电自动化影响1.1馈线自动化影响在配电自动化系统当中,馈线自动化扮演着非常重要的角色,在已经建成使用的配电自动化系统当中,一般情况下故障定位的策略主要是根据短路电流在配电网当中的具体分布来对故障进行定位,具体原理如下,若是某一个区域的端子上出现了短路电流,然而在相应区域内,其他的端子没有出现短路电流信息的上报,则可以判断在这个区域内出现了故障,如果其他断路中也有进行短路电流信息上报的情况,则可以判断这个故障在其他的区域。
如果发现分布式光伏发电馈线接入的条件下,出现了某一个区域的故障,除了需要关注这个区域当中主电源侧端点可能会出现的主网电源供出短路电流外,还需要注意会在这个区域的其他发电连接端点产生某些相应的分布式光伏发电短路电流,在配电网短路的条件下,分布式电源会受到一定程度的影响,馈线和开关过程中流过的短路电流情况如下图1所述,如果2号馈线的c和b开关位置出现短路电流时,分布式光伏发电和驻点间都会出现在短路点当中进行短路电流的注入,会短时间内让短路电流进一步增大其次,如果短路点的b开关闭合开关s处有主电源或者本馈线上有接入的光伏,其他光伏等的短路电流,会让整个故障段的馈线的电压进一步上升而造成主控主电源的供出短路电流相比于没有光伏时出现一定程度的下降。
图1分布式光伏发电影响配电网短路电流的情况如果在实际检测的过程中发现主网电源出现的短路电流和分布式光伏出现的短路电流之间偏差非常大,就需要注意让短路电流的上报阈值提高,通过这种方法来对主网电源和分布式电源发电的电流进行有效区分,并且依照短路电流的具体位置定位故障点,如果分布式光伏发电的供出短路电流和主网电流之间没有较大的区别,难以进行一定的区分,可以依照传统的故障定位方式,对可能出现误判的故障定位进行判断。
分布式电源接入对配电网的影响及应对措施分布式光伏发电因其节能效果好、环境负面影响小、投资效益良好等特性,受到国家政策方面大力支持而迅速发展。
这些分布式光伏电源(本文简称分布式电源)接入系统后,配电网由单电源模式变为多电源模式,分布式电源的位置、容量及运行方式对配电网的线路潮流、节点电压、网络损耗,以及故障时短路电流的大小、流向和分布都将产生较大影响,配电网结构和运行控制方式都将发生巨大改变,配电网的控制和管理将变得更加复杂,这就对已经适应“单一电源方向”的配电网安全管理提出了新的挑战。
1 分布式电源接入对电网的影响(1)对配电网规划的影响。
分布式电源的接入,使得配电网规划突破了传统的方式,主要表现为分布式电源的接入会影响系统的负荷增长模式,使原有的配电系统的负荷预测和规划面临着更大的不确定性;配电网本身节点数非常多,系统增加的大量分布式电源节点,使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难;由于分布式电源的投资建设单位多为投资公司、私营企业或个人,在项目建设中往往仅从经济效益方面考虑,缺少中期或远景的项目规划,存在较大的不确定性,这与供电企业配电网规划的前瞻性存在明显的不匹配。
(2)对馈线电压的影响。
分布式电源大多接入呈辐射状的10 kV 或0.4 kV配电网,稳定运行状态下,配电网电压一般沿潮流方向逐渐降低。
分布式电源接入后,改变了原线路潮流分布,使各负荷节点的电压被抬高,甚至可能导致一些负荷节点电压偏移超标。
由于接入位置、容量和控制的不合理,分布式电源的引入,常使配电线路上的负荷潮流变化较大,增加了配电网潮流的不确定性。
大量电力电子器件的使用给系统带来大量谐波,谐波的幅度和阶次受到发电方式及转换器工作模式的影响,对电压的稳定性和电压的波形都产生不同程度的影响。
(3)对供电可靠性的影响。
如果分布式电源是作为配电系统的备用电源来使用,则分布式电源的接入可以提高系统的供电可靠性。
其与系统侧电源的协调运行度将直接决定其对供电可靠性的影响程度。
分布式电源接入对配电网的影响当前阶段,对于能源的保护和完善已经成为非常重要的需要,以可再生能源为主进行分布式发电技术也在近些年得到人们的密切关注。
分布式电源对于传统配电网的网络结果产生了巨大的冲击,将原来的单电源辐射性网络转变成为双电源甚至多电源网络,从而使原有系统得到很大程度的保护。
基于此,文章对分布式电源接入对配电网的影响进行深入分析,以期能够更好地促进分布式电源的完善和发展。
标签:分布式电源;配电网;电流保护;反时限;故障隔离前言当前阶段,人们对于能源的需求度越来越高,能源已经成为人们生活、生产中必不可少的重要需求之一。
随着人们对于能源的开发越来越大,传统化石燃料能源的可用量却越来越少,全球资源已经进入到一个极为严峻的发展状态之中。
近些年,人们已经将眼光从传统的、重污染的能源开发中转移到了清洁,并且具有极大储存量的可再生能源中,通过对可再生能源的开发逐渐改变原有的能源结构,力争做到能源的可持续发展。
分布式电源技术便是在对可再生能源进行利用的基础上发展起来的,其可因地制宜地对可再生能源进行利用,而且还能够有效解决电荒的发生和压力。
因此,探究分布式电源的接入对配电网的影响非常重要,其对于分布式电源的进一步应用具有不可替代的重要作用。
1 分布式电源接入对配电网电压变化的影响配电网的基本单元是馈线,而我国馈线的等级基本为10kV,每条馈线上的线路呈现出树状分布。
如图1所示,简单配电网放射式接线方式。
相关人员为了更好地研究分布式电源接入对配电网电压的变化的影响,特意制作了三角形模型,有效防止了负荷分部模型所产生的不均匀状况而带来的误差,能够与实际情况更加接近,如图2所示。
分布式电源在k点处接入时候,其容量为PDG+jQDG,此时的配电网只有DG在作用,那么d点前后电压的损耗就可以分情况进行讨论。
相关人员继续对其进行研究之后发现,一定容量的DG接入到配电网网络中,对于馈电线上的电压分布将会产生重要影响,其影响的程度与DG总容量、接入位置有很大关系。
分布式电源接入对配电网影响及策略研究一、引言随着清洁能源的快速发展和能源转型的需求,分布式电源作为一种新兴的电力供给方式,正在逐渐成为能源行业的热点。
分布式电源接入配电网不仅可以提高电网的容量和可靠性,还可以减少电力输送损耗,实现资源共享和低碳环保等目标。
因此,研究分布式电源接入对配电网的影响及相应的策略具有重要的理论和实践意义。
二、分布式电源接入对配电网的影响1.电网供电可靠性提高:分布式电源接入后,电网的供电点变得更加丰富和分散,减少了供电单一节点失效造成的故障范围,从而提高了供电可靠性。
2.电网容量增加:分布式电源的接入可以使配电网的传输容量增加,提高了电网的承载能力,在高负荷时期能够更好地保障供电质量。
3.输电损耗降低:传统的中央发电方式需要输送电力到远距离使用地点,存在较大的输电损耗。
而分布式电源接入配电网后,能够减少输电过程中的损耗,提高电能利用效率。
4.节约建设成本:传统的大型发电站需要进行大规模的建设与投资,而分布式电源具有灵活性和可扩展性,可以根据实际需求分布布设,从而节约了建设成本。
三、配电网改造策略1.网络规划优化:为了更好地接纳分布式电源,配电网的规划需要进行调整和优化。
需要对配电站的位置、容量和布局进行评估和调整,以适应分布式电源的接入需求。
2.储能技术应用:分布式电源接入配电网后,由于其不稳定性和波动性较高,可能会对配电网造成一定的影响。
因此,引入储能技术可以平衡供需之间的差异,提高电网的稳定性和可靠性。
3.智能微网建设:智能微网是一种能够独立运行的小型电力系统,可以实现局部供电和互联互通。
通过建设智能微网,可以实现分布式电源的自动接入和管理,提高能源的局部利用效率。
4.法规政策支持:为了鼓励分布式电源接入配电网,需要制定相关的法规政策支持措施。
包括给予分布式发电的减税优惠、补贴政策和购电优惠等,以推动分布式电源行业的发展。
四、结论分布式电源接入对配电网具有积极的影响,可以提高电网的供电可靠性、传输容量和能源利用效率,减少电力输送损耗,节约建设成本。
分布式电源并网技术及其对配电网的影响一、引言近年来,随着能源需求的不断增加和能源结构的不断变化,分布式电源并网技术逐渐受到关注。
分布式电源并网技术可以实现可再生能源的有效利用,并对配电网产生深远影响。
本文将探讨分布式电源并网技术的原理与发展,并分析其对配电网的影响,从而更好地推动分布式电源并网技术的发展与应用。
二、分布式电源并网技术的原理与分类1. 分布式电源并网技术的原理分布式电源并网技术是指将分布式电源与配电网有机地结合起来,并实现双向电能传输和交换的技术。
其主要原理是通过逆变器将分布式电源发电的直流电能转换为交流电能,然后将交流电能与配电网中的电能进行匹配和双向传输。
2. 分布式电源并网技术的分类分布式电源并网技术可以根据其连接方式和能源类型进行分类。
按照连接方式,可以分为并网型和孤岛型两种;按照能源类型,可以分为太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池等。
三、分布式电源并网技术的发展现状1. 国内外分布式电源并网技术的发展现状近年来,国内外对分布式电源并网技术的研究取得了一系列重要进展。
在国外,德国、美国等国家积极推动分布式电源的规模化应用,并进行了相关的扶持和法规制定。
在中国,国家能源局也出台了一系列文件,鼓励分布式电源的发展与应用。
2. 分布式电源并网技术存在的问题与挑战分布式电源并网技术发展过程中仍然存在一些问题与挑战。
首先,目前的逆变器技术仍然存在转换效率不高、成本较高等问题。
其次,分布式电源的规模化接入给配电网的运行管理带来了一定困难,需要进一步完善相关监测和管理系统。
此外,电力市场的改革也是分布式电源并网技术发展的重要议题之一。
四、分布式电源并网技术对配电网的影响1. 对供电可靠性的影响分布式电源并网技术可以将分散分布的电源与配电网有机地结合起来,提高供电的可靠性。
通过适当调控分布式电源的输出功率和运行状态,可以降低传统配电网的负荷压力,减少供电中断和电压波动等现象。
2. 对配电网运行管理的影响分布式电源并网技术的应用对配电网的运行管理提出了新的要求。
分布式电源对配电网的可靠性影响欧阳光明(2021.03.07)摘要:凭借运行方式灵活、环境友好等特点,越来越多的分布式电源被接入到配电网中,这在对配电系统的结构和运行产生一系列影响的同时,也将改变原有的配电系统可靠性评估的理论与方法。
由于用户可以同时从传统电源和分布式电源两方面获取电能,配电系统的故障模式影响分析过程将发生根本性改变,需要考虑系统的孤岛运行。
此外,风机、光伏等可再生分布式电源出力波动性以及储能装置运行特性的影响更加剧了问题的复杂性。
本文使用一种分布式电源低渗透率情形下配电系统可靠性评估的准序贯蒙特卡洛模拟方法,计算与用户相关的配电类可靠性指标,指标分别为EENS,SAIDI,和SAIFI。
应用馈线区的概念,研究了分布式电源接入后配电系统的故障模式影响分析过程,对系统中的孤岛进了分类,并采用启发式的负荷削减方法维持孤岛内的电力平衡。
在上级电源容量充足的前提下,该方法对系统中非电源元件的状态进行序贯抽样,而对风机、光伏、蓄电池组等分布式电源的状态进行非序贯抽样,可以在确保一定计算精度的同时提高模拟速度。
关键词:配电系统,可靠性评估,分布式电源,馈线区,准序贯蒙特卡洛模拟1、分布式发电发展概况作为集中式发电的有效补充,分布式发电近年来备受关注,分布式发电技术也日趋成熟,其发展正使得现代电力系统进入了一个崭新的时代。
尽管到目前为止,分布式发电尚无统一的定义,但通常认为,分布式发电(Distributed Generation,DG)是指发电功率在几千瓦至几十兆瓦之间的小型化、模块化、分散化、布置在用户附近为用户供电的小型发电系统。
它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能,又可以接入配电系统,与公共电网一同为用户提供电能。
按照分布式电源(Distributed Energy Resource, DER或DistributedGenerator,DG)是否可再生,分布式发电可分为两类:一类是可再生能源,包括太阳能、风能、地热能、海洋能等发电形式;另一类是不可再生能源,包括内燃机、热电联产、微型燃气轮机、燃料电池等发电形式。
此外,分布式发电系统中往往还包括储能装置。
分布式发电的优势包括:1)经济性:由于分布式发电位于用户侧,靠近负荷中心,因此大大减少了输配电网络的建设成本和损耗;同时,分布式发电规划和建设周期短,投资见效快,投资的风险较小。
2)环保性:分布式发电可广泛利用清洁可再生能源,减少化石能源的消耗和有害气体的排放。
3)灵活性:分布式发电系统多采用性能先进的中小型模块化设备,开停机快速,维修管理方便,调节灵活,且各电源相对独立,可满足削峰填谷、对重要用户供电等不同的需求。
4)安全性:分布式发电形式多样,能够减少对单一能源的依赖程度,在一定程度上缓解能源危机的扩大;同时,分布式发电位置分散,不易受意外灾害或突发事件的影响,具有抵御大规模停电的潜力。
上述分布式发电的独特优势是传统的集中式发电所不具备的,这成为了其蓬勃发展的动力。
为此,世界上很多国家和地区都制定了各自的分布式发电发展战略。
例如,在2001年,美国的DG容量就占到了当年总发电容量的6%,而其于同年制定完成的DG互联标准IEEEP1574,则规划在10-15年后DG容量将占到全国发电量的10-20%;欧盟也于2001年制定了旨在统一协调欧洲各国分布式电源的“Integration”计划,预计在2030年DG容量达到发电总装机容量的30%左右;我国对DG的发展也十分重视,相继颁布了《可再生能源法》和《可再生能源中长期发展计划》,计划在2020年DG容量达到总装机容量的8%。
但是,在伴随着诸多好处的同时,分布式发电的发展给电力系统,特别是配电系统的规划、分析、运行、控制等各个环节都带来了全新的挑战。
分布式电源自身的特性决定了一些电源的出力将随着外部条件的变化而变化,因此这些电源不能独立地向负荷供电,且不可调度。
而对于配电系统而言,当DG规模化接入配电系统后,配电系统由原来单一的分配电能的角色转化为集电能收集、电能传输、电能存储和电能分配于一体的“电力交换系统”(PowerExchange System)或“主动配电网络”(Active Distribution Networks),配电网的结构出现了根本性的变化,不再是传统的辐射状的、潮流单向流动的被动系统,给电压调节、保护协调和能量优化带来了新的问题。
特别是当配电系统中DG的容量达到较高的比例,即高渗透率时,要实现配电网的功率平衡和安全运行,并保证用户的供电可靠性有着很大的困难。
2、分布式电源对配电系统可靠性评估的影响在传统的配电系统可靠性评估中,由于配电网“闭环设计、开环运行”的特点,电网正常运行时负荷点仅由单一电源供电。
当系统内元件发生故障时,位于故障馈线段的负荷点因通路中断而停电,而位于故障馈线段后的负荷点则可根据是否存在联络或联络备用容量是否充足恢复供电,故障分析过程明确而清晰。
但分布式电源接入配电系统后,电网变成一个多电源与负荷点相连的网络,配电网的根本特性发生了改变,这给配电系统的可靠性评估过程带来了许多新的影响和问题,具体包括以下几个方面:1)分布式电源出力的波动性传统的配电系统可靠性评估中,通常采用将上级电网等效的方式,只考虑单一电源(变电站、母线)的可用性。
并且与上级电源相比,单条配电馈线的容量是很小的,因而当上级电源可用时,可以认为其容量是充足的,无需作过多考虑。
而分布式电源则不同,分布式电源的输出功率一般较小,而且由于分布式发电的一次能源种类多样,分布式电源的出力具有随机性、间歇性和不可控性等波动性特征。
在进行可靠性分析的时候,单纯考虑负荷变化因素的影响已经在一定程度上增加了问题的复杂性,而与此同时还要再考虑大量分布式电源出力波动性的影响,就更加剧了分析过程的复杂程度。
2)系统状态规模的增加分布式电源接入后,成为了配电系统的重要组成部分,因此同样需要建立其停运模型,计及分布式电源的失效状态。
另外,与馈线、变压器等非电源元件不同,分布式电源属于电源元件,通常具有多个失效状态,其停运模型的建立相对复杂。
而对于配电系统而言,配电网本身的元件数量已经很多,在大量的分布式电源接入后,将会导致系统状态规模的进一步增加。
3)储能装置运行特性的影响储能装置是支撑分布式发电系统自主稳定运行不可或缺的重要组成部分,由于分布式电源出力的波动性,分布式发电系统中需要配置储能装置以平滑其出力,在分布式电源出力过剩时为储能装置充电,在分布式电源出力不足时释放电能。
因此,与常规电源不同,储能装置的状态实际上属于控制变量,其出力大小受到分布式电源出力变化的控制,无法用传统元件的可靠性建模方式事先获得。
此外,储能装置充放电策略的不同也会影响其出力状态的变化情况,从而影响系统的可靠性分析过程。
4)系统运行方式的改变分布式电源的最显著影响在于其将导致配电系统的运行方式发生深刻变化。
分布式电源的运行模式有两种:孤岛运行和并网运行。
在孤岛模式下,分布式电源和部分负荷将组成一个自给自足的孤岛,由分布式电源独立向负荷供电。
虽然孤岛运行时可能会产生一些电压、频率不满足要求的情况及安全性等问题,但这种运行方式仍被视为分布式电源的最大特点之一。
当配电网发生故障时,分布式电源如果能够运行于孤岛方式,将对孤岛内负荷的供电可靠性有着重要意义。
但是,孤岛的形成和划分则需要综合考虑分布式电源出力波动性、负荷的不确定性以及保护开关配置等因素的影响,这些都是传统配电系统可靠性评估中涉及不到的新问题。
而当分布式电源运行于并网模式时,也会对配电系统的可靠性评估过程产生影响。
在并网模式下,负荷可以同时从电网和分布式电源获取电能,看似供电更加可靠。
但是,如果考虑到经济性的因素,在分布式电源大量接入后,就应该适当减少上级电源的冗余容量,这将有可能导致分布式电源故障时,上级电源因容量不足而无法供应所有负荷的情况,反而会造成系统可靠性的降低。
另外,为了减少分布式电源对电网的负面影响,将不同类别的分布式电源、储能装置、负荷以及相应的控制装置以微网(Microgrid)的形式接入到配电网中,是发挥分布式电源效能的最有效方式。
对微网自身的可靠性评估以及对微网接入后整个配电系统的可靠性评估,实际上是含分布式电源的配电系统可靠性评估问题的延展,同样需要予以考虑。
2、分布式电源对配电系统可靠性评估指标配电系统(distribution system)是电力系统中从输电系统的变压点(transformation points)向电力用户传送电能的部分,也是将电能分配到各个用户的最终环节,包括不同电压等级的配电站、配电变压器、配电线路以及把不同用户连接起来的其它电气设施。
在我国,配电系统又称为供电系统(power 3 supply system),主要是指220kV-380V系统。
通常称35kV以上系统为高压配电系统,10kV (20kV、6kV)系统为中压配电系统,380V/220V系统为低压配电系统。
当然,这几个部分也不能只按电压来严格区分,而必须考虑系统设施的功能。
根据大多数电力公司对用户停电事件统计数据的分析表明,配电系统对于用户的停电事件具有更大的影响。
据不完全统计,用户的停电事件中有80%-95%是由配电系统的故障引起的。
而且随着现代社会对可靠性要求的不断提高,即使是局部电网故障,对电力企业、用户和社会的影响都日益增大,因此,近年来配电系统可靠性问题逐渐受到更多的关注。
而相对于高压配电系统和低压配电系统,中压配电系统对用户可靠性的影响最大,也是可靠性评估的研究重点。
本文亦以中压配电系统为研究对象,文中所出现的配电系统也均指代中压配电系统。
1)负荷点可靠性指标:常用的负荷点可靠性指标主要包括负荷点平均故障率、负荷点年平均停电时间和负荷点每次故障平均停电持续时间。
2)负荷点可靠性指标并不总是能完全表示系统的特性。
例如,不管负荷点连接的是1个用户还是100个用户,也不管负荷点的平均负荷是10千瓦还是100兆瓦,负荷点可靠性指标都是相同的。
为了反映系统停电的严重程度和重要性,需要从整个系统的角度出发对其可靠性进行考量,常用的系统可靠性指标包括:①系统平均停电频率指标(SAIFI)式中,i 为负荷点i的平均故障率,i N为负荷点i的用户数,SAIFI的单位为次/户·年。
根据我国《供电系统用户供电可靠性评价规程》的规定,该指标又被称为用户平均停电次数(AITC)。
②用户平均停电频率指标(CAIFI)式中,i M为负荷点i的故障停电用户数,CAIFI的单位为次/户·年,该指标与SAIFI的区别仅在于分母的值。
计算该指标时需要注意,不管一年中停电用户的停电次数是多少,对其只应该计数一次。