分布式电源对配电网的可靠性影响
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分布式电源对配电网继电保护的影响摘要:分布式电源不仅绿色环保而且发电效率较高,但倘若在配电网中加入分布式电源,便会对配电网的结构产生影响,使其由原本的单电源供电变为多电源供电,导致配电网中的潮流出现变化,使得配电网中继电保护出现故障。
本文通过对分布式电源进行分析,指出其对保护以及故障点潮流的具体影响,提出解决方案,希望能起到参考作用。
关键词:分布式电源;配电网;继电保护随着科技的不断发展,各项科学技术日新月异,其中分布式电源技术凭借着其灵活发电、用料选择范围广、对环境较为友好等优势,成为了科学家们争相研究的项目之一,其发展速度也较以往大大加快。
现在,工商业供电的要求越来越高,越来越大,从中不难预见,在未来时间里分布式电源在这类供电需求中所占的比例会越来越大。
按照现在的发展情况来看,配电网领域是分布式电源的主要使用途径,也是其供电的主要对象。
在配电网领域中介入分布式电源可以大大提高电力系统的工作效率和灵活度,这是由于分布式电源对其产生的影响是结构层面上的,这种接入可以让配电网结构从原先的一处发电,四周辐射转换为多点发电,电源广泛分布在配电网中和用户端直连。
因此一旦有大批分布式电源连入到配电网中,必定给配电网造成非常大的影响,所以对分布式电源加以钻研的重要性非常大,通过研究分布式电源和配电网继电保护之间的关系以及制定出合理的措施保障配电网的安全。
1 分布式电源根据不同的实际需求,我们制造出各种各样的电源。
因此电源的类型非常多,而不同的电源为了适应不同的工作欢迎具备其独特的性质。
只有选择了与环境相适应的电源,才能保证其供电时能产生最大的工作效率。
分布式电源便是一类特殊电源。
这种电源相较于其他的电源特点较多,还可以在保证用户用电要求的同时对环境较为友好,可以保证配电网的经济运行。
以现在的发展来看,分布式电源已经被运用于许多的地方。
这种发电系统一方面让人们的稳定用电得到保障,另一方面有利于人们生活品质的提升,这是其所产生的重要影响。
分布式电源接入对江门配电网保护的影响研究【摘要】分布式电源是当今科技发展和提升供电可靠性的研究热点。
本文介绍了传统配电网保护的工作原理,传统的配电网一般都是单一电源的辐射型网络,DG接入后,单辐射网络变成双端或多端网络,配电网中的潮流分布及故障时短路电流的大小和流向会发生根本性变化,从而给继电保护的设置和动作值的整定增加一定的难度。
本文对分布式电源的接入对传统的配电网保护的影响作了分析研究,并提出了改进建议。
【关键词】分布式电源;配电网;保护0 引言随着国民经济结构的调整和电力行业的飞速发展,当今社会对能源和电力供应的质量以及安全可靠性要求日益提高,而目前电力工业在向“大电网、大机组”模式发展的过程中,不可避免的存在着系统不稳定的弊端,不能灵活跟踪负荷变化,对于偏远地区的负荷不能进行理想供电,局部事故极易扩大为大面积的电网事故,严重影响着重要用户供电;同时,大量地消耗以煤为主的化石能源所带来的日益严重的污染,以及对生态环境的破坏,使得研究利用清洁能源和可再生能源发电成为迫在眉睫的课题。
在此背景下引发了社会各界对分布式发电的关注。
1 分布式电源的概念分布式发电(Distributed Generation,简称DG)是指区别于集中发电、远距离传输、大互联网络的传统发电形式,其功率在几十千瓦到几十兆瓦范围内,分布在负荷附近的清洁环保的,经济、高效、可靠的发电方式。
它可以起到节约能源、削峰填谷、缓建输配电设备、减少线损、提高供电可靠性等经济效益。
由于DG容量小,电压低,一般直接通过变压器在配网接入电力系统,因此对配网系统的运行影响最大,而配网又是和电力用户联系最为紧密的环节,因此研究分布式电源对继电保护关键问题的影响,对实际配电网的运行与控制有着很现实的意义。
2 配网结构及保护简介配电网的拓扑结构类型较多,主要包括放射式接线、树干式接线和环网式接线方式,其形式主要取决于对供电可靠性的要求。
中国城乡大多数的配电系统仍然以放射状链式结构为主。
分布式电源接入对电力系统稳定运行的影响在电力系统当中置入分布式电源后,会对整个配电网络的结构和本质产生巨大的改变。
因此本文将针对分布式电源接入对电力系统稳定运行的影响展开分析和探究。
标签:分布式电源;电力系统;稳定性分布式电源是一种开发成本低、效率高的电源类型,具有传统电源不具备技术优势,如经济性强、安全性高、环保性强等。
将分布式电源应用到电力系统当中,不仅可以对系统的节点电压进行支撑,还能降低网络有功损耗。
但从实际分布式电源接入之后,容易对现有的电网系统运行产生影响,这一点需要相关工作人员提高重视程度。
1 分布式电源相关内容论述所谓分布式电源是指在运行过程中,其功率在1000W到50MW之间、具备较强环境兼容性的独立电源。
这些电源由电力部门、电力用户或第3方所有,用以满足电力系统和用户特定的要求。
在实际应用中,此类电源具备以下应用特点:(1)经济性强,相比于传统电源,分布式电源可以利用电过程中的余热来完成制冷或制热操作,同时在能源利用方面采用了梯级利用,使资源利用效率达到了70%到90%,从而起到节省生产成本的作用。
(2)环保性,该能源的供电来源非常广泛,如太阳能、风能、地热能等都可以作为发电来源,并且就近供電方式的应用,还降低了远距离高压电传输过程中的电磁污染,减少了线路铺设时资源的损耗[1]。
(3)调峰作用,结合以往经验可以当得知,在电力系统工作过程中,夏季和冬季属于负荷较高的阶段,分布式电源的设置,能够起到电力分流的作用,避免电力系统运行过程中出现峰值和谷值相差较大的情况,以此提高系统供电的稳定性[2]。
2 分布式电源接入的结构分析在配电系统中置入分布式电源的位置不同,也会对整个电网运行产生不同的影响效果,还可能对配置产生作用。
例如,放射性的馈线如果根据PCC节点进行分类,可以分为线路结构和开闭站;而如果以负荷作为标准进行划分,则可以分为带有就地负荷以及不带有就地负荷,其具体内容如图1所示。
分布式电源接入对配电网运行的影响探讨作者:程晓春来源:《华中电力》2013年第05期[摘要]我国电网调度技术及电力生产技术的日渐成熟,有力推动了电力系统的发展与进步,伴随着创新技术在电力设备中的应用和分布式电源在电力系统中应用范围的扩大,分布式电源在电力系统配电网的运行中也逐渐普及。
本文主要分析了分布式电源接入配电网后对电网运行产生的影响,并针对分布式电源接入电网后出现的电源输出问题进行简要讨论,为分布式电源设计技术的完善提供参考。
[关键词]分布式电源;配电网运行;电源输出;影响1.分布式电源的含义及种类分析科学技术推动下电网的智能化建设,有效巩固了我国的通信技术基础,通信网络的高度集成化也有力推动了电气设备技术的进步,加之我国经济发展的支持,更是促进了我国电气设备的普及和发展,分布式电源技术的开发便是在这一背景下得以发展的。
分布式电源是指在电力系统中,以分散形式存在的小容量电能输出系统,由于其具有自身独立性,因此在电能供给中能够通过自身独立系统实现电力供应,分布式电源技术的开发,使得我国的电力供应更具灵活性,能够有效满足社会发展中特殊情况下的特殊电力需求,有效提高了电力系统的灵活性和实用性。
就分布式电源的不同种类分析,其种类的划分标准主要包括与电网的连接方式,电力供应所需能源种类以及电力产品构成角度等。
分布是电源与电网的连接方式主要包括单独分布形式的连接和联网形式的连接,单独分布式连接是指分布式电源分布在脱离电网区域的边远区域,通过风能或太阳能等能源利用实现电力供给。
联网式电源分布中,电源的能源类型则主要为备用电源等。
在分布式单元的产品构成中,电能生产的主要形式有热电,供电联产和热电冷三联产两种方式,不同的电力生产方式所产生的电力具有不同特点,电能产生所消耗能能源以及废物的产生也不尽相同。
2.分布式电源对配电网运行产生的影响2.1电压偏差问题分析由于配电网的电力传输过程具有单一性,而分布式电源的接入使得电网成为一个多源的电网结构,电源数量的增加增加了电力传输过程的复杂程度,这也使得电源在进行电力传输过程中易受到其他电源的影响,因此分布式电源在接入的配电网运行过程中,会出现电压偏差和电压分布不均等电力问题,加之分布式电源的电能属性存在一定差异,这也及进一步加强了电能输送过程中电压和电流传输的波动性和多变性。
分布式能源发电对电网的影响及面临的问题分析摘要:随着社会经济的不断发展,人们生活水平的提高,人们对电能的需求不断增加,在我国东部地区,可再生能源发展较快,风能发电与光伏发电等在电网中比例不断增加,但由于这些可再生能源的应用受到自然因素的影响较大,为实现供电的可靠性与稳定性带来了很大困难。
分布式能源发电,能够有效降低环境污染,提高能源利用率,是未来发电的主要形式。
在本文中,主要对分布式能源发电对电网的影响及其发展所面临的问题进行研究与分析。
关键字:分布式能源发电电网影响问题Abstract: with the continuous development of social economy,the improvement of people’s living standard, people’s increasingdemand for electricity, in the eastern region of China, the rapid development of renewable energy, wind power and photovoltaic power generation in the power increase, but because of the influence of these renewable energy applications by naturalfactors larger, brought it is very difficult to realize the reliability and stability of power supply. Distributed energy generation, can effectively reduce the environment pollution, improving energy utilization rate, is the main form of the future generation. In this paper, through research and Analysis on the main influence on the distributed energy generation on the grid and the problems.Keywords: energy generation grid impact problems in distributed中图分类号:F426.61文献标识码:A一、分布式能源发电概述分布式能源发电,主要包括燃料电池发电,微型燃气轮机发电、太阳能光伏发电、风力发电、海洋能发电、生物质能发电等。
分布式电源接入对配电网继电保护的影响及对策的研究摘要:分布式电源具有灵活性、环保性、经济性、就地平衡等多种特点,具有良好的市场前景。
分布式电源接入配电网之后改变了电网内的电源分布,使原有用户侧的无源网络转变为有源网络,因此会对电网的继电保护方面会产生明显冲击,这种冲击会影响原有电网的继电保护设置以及相关设备配置。
为了消纳分布式电源使其进一步推动电网发展,电网公司需采取一系列措施以适应分布式电源的接入。
经过分析得出分布式电源的接入会对下游接口的保护产生很大的影响,本文会通过一些仿真的结构来证明识别保护区内部外部故障,就减少对电流保护的影响,尤其是要减少分布式电源的接入。
我们通过仿真实验验证了距离保护来弥补电流保护的不足,准确的识别保护区的故障,且活动的计算精准度较高,尽量的消除保护的影响。
关键词:分布式电源保护配电网当前的现代化社会出现的环境危机主要体现在能源危机和生态环境问题,将国内外发达国家中,将能源结构调整,把分布电源视为重要的能源之一。
分布式电源是一种非常具有发展前景的环保型多利用能源技术,分布式电源在发电的过程中无污染,是可再生能源的一种,与传统发电过程不同的是传统发电过程产生温室气体,对环境造成污染,通过燃烧不可再生资源来获取发电功能。
在用户居住附近建设分布式发电装置,可一定程度实现发电负荷就地平衡,降低由于远距离运输产生的损耗,提升了电网运行经济性。
传统的电力运输是通过的高压输电线路、变电设备将集中大型的发电设备生产的电能量经过远距离传输和分配,逐步送到用户家中,一旦有某个环节出现问题就会影响整个系统的运输电力的功能。
由此可见,在工业发展的进程当中,分布式电源系统发展的前景是客观有效的。
一、现阶段存在的问题以及解决方案我国现有资源状况分布不均匀,我国土地辽阔但资源总量丰富,但是人口众多,所以人均总量较少,近年工业发展为了经济发展而导致的环境污染,但大部分工业都是高能耗产业,污染环境状况严重,为了改变目前状况,需加强新能源、清洁能源的研发。
计及分布式电源的配电网供电可靠性评估1. 本文概述随着分布式电源(如光伏、风能、储能系统等)在电力系统中的大规模应用,配电网的运行模式和供电可靠性特性正经历深刻变革。
本研究旨在针对这一新趋势,深入探讨并建立一套全面考虑分布式电源影响的配电网供电可靠性评估方法。
文章将回顾现有的供电可靠性评估理论与实践,明确传统评估体系在面对含有大量分布式电源的配电网时存在的局限性。
详细介绍本文所采用的分析框架,包括但不限于分布式电源出力的随机性建模、配电网拓扑结构变化对可靠性的动态影响以及故障发生时分布式电源的响应机制。
本文将阐述预期的研究目标,即通过科学合理的评估模型和指标,准确量化分布式电源对配电网供电可靠性带来的改进和挑战,并提出相应的优化策略,以期提升整个配电网系统的稳定性和服务质量。
通过这一系列研究,期望能够为实际电力系统的规划、运行和管理提供有价值的决策参考依据。
2. 分布式电源概述分布式电源(Distributed Generation,DG)是一种小型模块化的、与环境兼容的独立电源,其功率范围从数千瓦到50MW不等。
这些电源可以由电力部门、电力用户或第三方所有,用以满足电力系统和用户特定的要求,如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电,以及节省输变电投资、提高供电可靠性等。
分布式能源系统是建立在自动控制系统、先进的材料技术、灵活的制造工艺等新技术的基础上,具有低污染排放、灵活方便、高可靠性和高效率的新型能源生产系统。
它利用发电产生的废能生成热和电,包括利用现场废气、废热及多余压差来发电的能源循环利用系统。
分布式电源的特点在于其分散性,通常位于用户附近,能够与周围环境很好地兼容。
它利用先进的科学技术,如风能、太阳能、天然气能源等自然能源以及废气废燃料等再生能源的利用。
在电网未覆盖的区域,分布式电源作为独立分散的小型电源起着为周围用户提供电源的重要作用。
分布式电源主要由并网结构和发电系统构成。
并网结构建立配电网络和分布式电源之间的联系,以及用户和分布式电源之间的联系,主要作用是对分布式电源进行监测、控制与调度。
分布式电源接入对配网继电保护的影响研究摘要:配电网接入单dg或多dg后,配电网传统的单电源辖射型供电方式变为双电源或多电源供电结构。
传统的配电网保护是基于福射型结构配置,配电网网络拓扑结构的变化会导致潮流的分布情况发生改变,基于此,将会对传统的电流保护产生不利的影响,影响继电保护的可靠性和安全性。
文章建立了双馈线不含dg、含dg 配网的接线电网模型和等值电网模型,比较两种模型下短路电流值大小,分析对原有保护配置的影响。
关键词:分布式电源;配电网;继电保护中图分类号:u665.12 文献标识码:a 文章编号:1.研究背景分布式发电(distributed generation,简称dg)[1]主要指区别于集中发电、大容量装机、远距离传输、大规模互联的传统发电形式,其功率通常为几千瓦到几十兆瓦,具有经济、高效、灵活、可靠、清洁环保等特点[2],有节约能源、减少线损、缓建输配电设备、提高供电可靠性、削峰填谷等多个功能。
由于dg电压等级低,容量小,一般直接通过变压器连接再接入配电网系统。
目前我国的中、低压配电网电压等级一般为35kv及以下,电网结构为单侧电源、福射型供电形式,变压器中性点不接地或经消弧线圈接地。
接入dg后变为双端或多端有源网络,使原有的单向潮流方向发生改变,当网络发生短路故障时,流过各保护的短路电流会发生变化,势必会对原有的保护配置产生影响。
而原来并不考虑同期问题的重合阐设计结构也必须做出相应的调整和改变[3]。
而我国在分布式发电领域的研究工作刚刚起步,目前还没有相对成熟的含分布式电源的配电网保护方案,使得分布式电源普遍存在“并网难”的难题,这种状况会制约分布式发电技术的发展与推广。
基于此,我们需要进一步研究含分布式电源的配电网保护方法,在使得分布式发电技术给电网带来便利的同时,又不会降低接入电网的安全标准。
2.配电网保护配置原则目前,我国的中低压配网大多采用单侧电源福射状供电方式。
馈线保护安装于电源侧出线母线断路器处或分支箱断路器处,配置传统的三段式电流保护:即瞬时电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。
近年来,分布式光伏发电取得了飞跃似的发展,分布式光伏发电接入电网及分布式光伏发电对配电网产生的影响备受业界朋友们的高度关注。
由于分布式光伏发电的出力不稳定,在接入公共电网后,需要公共电网作为备用。
随着分布式光伏发电大量接入电网,将对电网的稳定性及安全性带来一定的冲击,那会给电网造成哪些影响呢?(1)对电网规划产生影响。
负荷预测是电网规划设计的基础,能否准确地预测负荷是电网规划的前提条件。
分布式光伏发电的并网,加大了其所在区域的负荷预测难度,改变了既有的负荷增长模式。
大量的分布式电源的接入,使配电网的改造和管理变得更为复杂。
(2)不同的并网方式影响各不相同。
①分布式光伏发电离网运行时对电网没有影响;②并网但不向电网输送功率的分布式光伏发电会造成电压波动;③并网并且向电网输送功率的并网方式,会造成电压波动并且影响继电保护的配置。
(3)对电能质量产生影响。
分布式光伏发电接入的重要影响是造成馈线上的电压分布改变,其影响的大小与接入容量、接入位置密切相关。
光伏发电一般通过逆变器接入电网,这类电力电子器件的频繁开通和关断,容易产生谐波污染。
(4)对继电保护的影响。
我国的配电网大多为单电源放射状结构,多采用速断、限时速断保护形式,不具备方向性。
这种保护方式在现有的辐射型配电网上,能够有效地保护全部线路。
但是,在配电网中接入分布式电源后,其注入功率会使继电保护范围缩小,不能可靠地保护整体线路,甚至在其他并联分支故障时,引起安装分布式光伏发电的继电保护误动作。
一般是通过35kV及以下电压等级馈线接入,当二者的容量比足够大时,就会对配电网的短路电流产生影响,进而对保护装置整定和配合原则产生影响。
分布式光伏发电对配电网保护的影响主要体现在六方面:(一)如果是在分布式光伏发电接入馈线的上游发生故障,那么馈线下游的保护装置就可能会发生误动作;(二)如果故障发生在相邻的馈线,那么本馈线就可能发生保护误动作;(三)将分布式光伏发电接入配电网,会影响到馈线部分的保护灵敏度,一旦灵敏度发生变化,就会导致拒动或者误动的发生;(四)馈线本身具有特定的保护范围,将分布式光伏发电接入配电网,会对馈线的保护范围产生影响,使其发生变化;(五)当分布式光伏发电接入变电站低压母线时,配电网中各个馈线的电流保护灵敏性会大大地提高,这是由于接入低压母线后,系统的短路容量就会增大很多,相应的短路电流也会增加,所以灵敏性就随之增高;(六)分布式光伏发电接入配电网之后,一旦容量增大,就可能会导致配电网保护失去选择性。
分布式电源接入对配电网的影响韩翔宇摘要:随着我国各行业发展对电能需求量的不断增加,供电系统的稳定性无论是对供电企业还是用户来说都是非常重要的。
如果供电稳定性不高!那么在高用电量下,配电网的供电能力就会受到影响,停电率也会跟着增加,并且配电网的稳定性下降会给整个供电网带来各种问题,停电影响用户,并且高频率的停电更会损坏供电设备,降低供电设备的使用性能,缩短使用寿命。
而分布式电源接入虽然能够提高配电网的稳定性,但是依然对配电网的风险性和经济性有影响,所以要对其中的影响进行分析,以保障分布式电源接入提高配电网的经济性降低风险性。
关键词:分布式;电源接入;配电网;影响引言将分布式可再生能源转化为电能并接入配电网,在技术上并无障碍,但是,随着大规模的太阳能、风能、小水电等间歇性分布式电源并入配电网,传统的无源配电网络逐步变成有源配电网络,大量分布式电源的接入改变了配电网的短路电流大小、潮流方向和电压分布等,从而影响了配电网设备选择、网络损耗、电压调节及继电保护配置等,同时,分布式电源与配电网间的相互作用也将会产生一些新的问题,如果得不到合理的解决,分布式电源的接入也将直接影响配电网运行可靠性和电能质量。
因此,如何应对大量分布式电源的接入是智能配电网建设进程中必须要面临的新课题。
1 分布式电源接入对配电网的影响分布式电源是集中供电方式的一种补充,并且分布式电源的供电形式主要是由现在常见的风力发电、太阳能发电、水力发电以及其他清洁燃料发电组成的,其最大的特点就是环保清洁,这对于未来我国清洁能源的发展有着很大的促进作用。
分布式电源的接入使得配电网络由原来的放射式无源网络变成含分布式电源的有源网络,也给配电网带来了新的发展潮流,而新的发展模式也将会对电网供电的可靠性及相关的经济效益带来一定的影响。
而且这种影响的程度与接入的分布式电源接入位置和其容量有很大的关系,同时接入的分布式电源不确定性也给配电网的运行及配网规划过程中增加了不确定的影响因素。
分布式电源对配电网的可靠性影响 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Distributed Generator,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IEEE P1574,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”(Power Exchange 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)
iiiNNSAIFI
用户总数用户停电总次数
式中,i为负荷点i的平均故障率,iN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)
iiiMNCAIFI
停电总用户数用户停电总次数
式中,iM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。