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智能配电网之分布式电源并网技术(2)

(2) 引起配电网保护误动。在相邻线路发生短路故障时,DER 提供的反向短路电流可能使保护误动作。

(3) 影响重合闸的成功率。在线路发生故障时,如果在主系统侧断路器跳开时DER 继续给线路供电,会影响故障电弧的熄灭,造成重合闸不成功。如果在重合闸时,DER 仍然没有解列,则会造成非同期合闸,由此引起的冲击电流使重合闸失败,并给分布式发电设备带来危害。

(4) 影响备用电源自投。如果在主系统供电中断时,DER 继续给失去系统供电的母线供电,则由于母线电压继续存在,会影响备用电源自投装置的正确动作。

3) 对短路电流水平的影响。直接并网的发电机都会增加配电网的短路电流水平,因此提高了对配电网断路器遮断容量的要求。

4) 对配电网供电质量的影响。风力发电、太阳能光伏发电输出的电能具有间歇性特点,会引起电压波动。通过逆变器并网的DER ,不可避免地会向电网注入谐波电流,导致电压波形出现畸变。

3. 3 分布式电源并网对配电网运行管理的影响

1) DER 的接入,会增加配电网调度与运行管理的复杂性。风力发电、太阳能光伏发电等输出的电能具有很大的随机性,而用户自备DER 一般是根据用户自身需要安排机组的投切;这一切给合理地安排配电网运行方式、确定最优网络运行结构带来困难。

2) DER 的接入,给配电网的施工与检修维护带来了影响。由于难以对众多的DER 进行控制,停电检修计划安排的难度增加,配电网施工安全风险加大。

3. 4 分布式电源对配电网规划建设与经营的影响

DER 的大量应用,给配电网的规划建设与经营带来了新挑战。

1) 对配电网规划设计、负荷预测的影响。由于大量的用户安装DER 为其提供电能,使得配电网规划人员难以准确地进行负荷预测,进而影响配电网规划的合理性。

2) 分布式发电并网的经济问题。由于DER的接入,特别是对于自备DER 的用户,为保证其自备DER 停运时仍能正常用电,供电企业需要为其提供一定的备用容量,这就增加了供电企业的设备投资与运行成本,这些费用理应有一部分由DER 业主来分担。因此,需要完善电价政策,合理地调整供电企业与DER 业主的利益。

4 分布式电源并网技术

4. 1 分布式电源并网基本技术要求

为确保配电网的安全运行和供电质量,DER并网要满足以下基本要求。

1) 保证配电网电压合格,所引起的电压偏移不超过允许的范围。

2) 配电设备正常运行电流不超过额定值,动热稳定电流不超过允许值。

3) 短路容量不超过开关、电缆等配电设备的允许值。

4) 电能质量合格,所引起的电压骤升、骤降、闪变、谐波不超过规定值。

4. 2 分布式电源接入方案的选择

DER 并网对配电网的影响与DER 的容量以及接入配电网的规模、电压等级有关。一般情况下,DER 容量在250 kVA 以内的接入380 V/ 400V 低压电网; DER 容量在1 ~ 8 MVA 的接入10 kV等级中压电网;DER 容量更大一些的则接入更高电压等级的配电网。具体接入方式一般是大容量的DER 通过联络线接到附近变电所的母线上,如图2 (a) 所示。对于小型的DER ,为减少并网投资,就近并在配电线路上,如图2 (b) 所示。

图2 DER 接入配电网的方式

美国电气电子工程师协会( IEEE) 的第21 标准化工作组起草的DER 并网系列标准中,定义了以下两个参数来衡量DER 并网对配电网的影响。

1) 刚度系数,指配电网中DER 接入点的设计短路电流与DER 额定电流的比值。

2) 短路电流贡献比,指配电网在DER 接入点发生短路时,来自DER 的短路电流与来自配电网的短路电流的比值。

刚度系数越大,短路电流贡献比越小,则配电网运行电压与短路电流受DER 并网的影响越小。一般认为,如果刚度系数大于20 ,则DER 并网不会对配电网运行带来实质性影响。

在我国,热电联产发电与小水力发电有着很广泛的应用,它们一般是并到配电变电所的母线上。这些DER (小电源) 的并网以及保护控制技术已比较成熟,有大量的技术标准、规程可供参考。近年来,太阳能光伏发电、微型燃气轮机发电等容量在数百千瓦及以下的小型分布式电源有了很大发展,为降低成本,它们一般是就近接到配电线路上,这些小型DER 的并网及其保护控制技术还需进一步探讨。

为减少投资、简化工作程序与运行管理,一些国家的供电企业对于小型DER 并网采取“即接即忘(Connect and Forget ) ”的原则,即忽略其对配电网安全性、供电质量与保护控制方式的影响。为达到这一目的,需要对DER 的接入容量做出严格限制。例如, 美国对于小型( 容量小于200kVA) DER 的并网, 供电企业要求接入线路的DER 总容量小于线路最小负荷的10 %。

4. 3 分布式电源并网保护

分布式电源并网保护除分布式电源机组的保护外,主要是配备孤岛运行保护,简称孤岛保护。

“孤岛”是指配电线路或部分配电网与主网的连接断开后,由分布式电源独立供电形成的配电网络。如图2 (a) 中,变压器低压侧断路器QF1 跳开后,分布式电源和母线上其他线路形成的独立网络就是一个孤岛。这种意外的孤岛运行状态是不允许的,因为其供电电压与频率的稳定性得不到保障,并且线路继续带电会影响故障电弧的熄灭、重合闸的动作,危害事故处理人员的人身安全。对于中性点有效接地系统的电网来说,一部分配电网与主网脱离后,可能会失去接地的中性点,成为非有效接地系统,这时孤岛运行就可能引起过电压,危害设备与人身安全。

来源:《供用电》
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