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分布式电源使用若干问题解答

分布式电源应用若干问题解答- 分布式电源接入配电网后对继电保护、配电自动化故障处理和电压质量均产生了不同程度的影响,为了更好利用清洁能源,提高配电网对分布式电源消纳能力的关键是分布式电源接入后有效调节

  导言

  近年来,对散布式电源使用与消纳的重视越来越高,散布式电源对配电网的影响,剖析鼠笼异步发电机和双馈异步发电机的短路电流特性,研讨光伏发电体系的动态仿真模型,论说光伏发电体系的并网逆变器结构及其操控战略,研讨光伏逆变器附加电能质量操控的办法,以及变流器型散布式电源和电机型散布式电源的短路电流特性和对配电网毛病处理的影响。

  上述效果大大进步了对散布式电源接入配电网的影响的认识水平,可是关于进步配电网对散布式电源的消纳才干的研讨,大都会集在凭借通讯网络的和谐操控办法,而关于不依靠通讯手法的消纳办法的研讨尚显缺乏。此外,在太阳能使用方面,有必要将散布式房顶光伏发电与现已广泛使用的家庭太阳能热水器进行比照剖析,探究在现有技术水平下怎么更好地使用太阳能到达节能减排的意图。

  1、散布式电源接入配电网的影响

  一般以为散布式电源接入配电网后,会对继电维护、配电自动化毛病处理和电压质量等方面发生影响。

  1.1、对继电维护的影响

  散布式电源可分为电机并网型和逆变器并网型两类,电机并网型散布式电源所能供给的短路电流一般不超越其额外容量的10倍,逆变器并网型散布式电源所能供给的短路电流一般不超越其额外容量的1.5倍。

  馈线发生相间短路毛病时,来自主网的短路电流、同母线其他馈线上散布式电源供给的短路电流以及毛病地点馈线上散布式电源供给的短路电流都将流向毛病点。为了保持10kV母线电压安稳,配电网的体系短路容量一般都远远大于馈线上散布式电源的容量,因而来自主网的短路电流一般远远大于散布式电源供给的短路电流,简单完成主网侧继电维护合作,而散布式电源侧则需求经过反孤岛办法(如低电压脱网)与毛病区域免除联络。

  1.2、对配电自动化毛病处理的影响

  馈线发生相间短路毛病时,来自主网的短路电流、同母线其他馈线上散布式电源供给的短路电流以及毛病地点馈线上毛病上游散布式电源供给的短路电流都将流向毛病区域的上游入点,而毛病区域的下流出点也会流过馈线上毛病下流散布式电源供给的短路电流。一般以为若流过毛病区域的下流出点的短路电流挨近流过毛病区域的上游入点的短路电流,则会损坏配电自动化毛病定位战略。可是,正如上节所述,来自主网的短路电流一般远远大于散布式电源供给的短路电流,并且同母线其他馈线上散布式电源供给的短路电流还会助增流过毛病区域的上游入点的短路电流,也即流过毛病区域的上游入点的短路电流会远远大于流过毛病区域的下流出点的短路电流,很简单设置一个定值将它们区别开来,因而一般不会对传统配电自动化体系的毛病定位发生影响,换言之,现已建成的配电自动化体系并不需求因散布式电源大规模接入而推倒重来。

  1.3、对电压质量的影响

  散布式电源的接入对馈线的电压具有抬升效果,并且关于出力受天然要素影响的散布式电源(如光伏、风电等),由于其动摇性还会发生电压动摇,并且对其接入点的电压抬升效果和电压动摇效果最大。关于接入多台散布式电源的馈线,其沿线电压散布就如同在各个散布式电源处置别由一个小棍顶着一般,在各个散布式电源的接入点构成一个个电压极值点,见图1。图中,S为该馈线的变电站出线断路器,A、B和C为分段开关,DG为散布式电源,曲线纵轴U代表沿线电压。

  

  图1 一条含散布式电源馈线沿线的电压散布

  考虑到馈线的单位长度阻抗较大,因而散布式电源的接入对电压误差和电压动摇的影响比较显着,是限制配电网对散布式电源消纳才干的关键要素。

  2、配电网对散布式电源的消纳才干

  限制配电网对散布式电源消纳才干的关键是散布式电源接入后发生的电压误差和电压动摇,而并非其对继电维护、配电自动化毛病处理等的影响。

  2.1、对散布式电源的3种操控战略

  在散布式电源接入容量不是很大的情况下,即便不对其采纳任何操控办法,配电网也有比较强的消纳才干,这种消纳办法,称为自在消纳办法。

  在散布式电源接入容量超出自在消纳才干的情况下,首要能够考虑在较大容量的散布式电源中驻入本地操控战略,而不用凭借通讯网络和和谐操控,而只是依据散布式电源本地收集到的接入点实时电压信息,对其输出的无功功率或有功功率进行本地调理,以满意轻载或重载条件下的电压误差不致越限的要求,这种消纳办法,称为本地操控消纳办法。

  在散布式电源接入容量超出本地操控消纳才干的情况下,不得已而有必要考虑凭借通讯网络,对若干大容量散布式电源乃至可控负荷进行和谐操控,以满意电压束缚条件,这种消纳办法,称为和谐操控消纳办法。

  在实践使用中,应优先选用自在消纳办法,在其不能全面满意要求时宜选用本地操控消纳办法,自在消纳办法和本地操控消纳办法的消纳才干很强,应该能够处理绝大多数问题,真实不得已才选用和谐操控消纳办法,由于和谐操控消纳办法依靠通讯通道,使配电网变得比较软弱。

  由于和谐操控消纳办法已有很多文献报导,本文不再赘述,而仅对自在消纳办法和本地操控消纳办法进行论说。

  2.2、自在消纳办法下的消纳才干

  研讨剖析标明,做好散布式电源接入规划(如依据散布式电源容量的不同恰当挑选接入电压等),尽量做到“大马拉小车”,则即便不对散布式电源采纳任何操控办法,配电网也有比较强的消纳才干。

  在不对散布式电源采纳任何操控办法的条件下,散布式电源可接入容量有必要一起满意3个束缚条件(即散布式电源接入配电网引起的最大电压上误差值与最大电压动摇值不越限,以及无散布式电源接入配电网时单纯由负载引起的最大电压下误差值不越限),这3条曲线一起围成的暗影部分区域便是不对散布式电源采纳任何操控办法的条件下散布式电源的可接入容量规模[11],见图2。图中,PDG和PL别离表明散布式电源的容量和负荷功率。

  

  图2 散布式电源答应接入的容量规模

  例如,关于一条负荷功率沿馈线递加散布、散布式光伏电源容量沿馈线均匀散布的馈线,选用YJV-120型电缆,在容载比为75%的情况下,散布式光伏电源的答应接入容量规模如图3中暗影区域所示。图中,PPV表明散布式电源的容量。由图可见,即便不对散布式电源进行操控,馈线对其的消纳才干也很大。

  

  图3 散布式光伏电源答应接入的容量规模

  2.3、本地操控消纳办法

  馈线沿线电压在各个散布式电源的接入点构成一个个电压极值点,因而只需采纳本地操控战略,使这些极值点的电压满意电压束缚,则一般可使整条馈线的电压满意电压束缚要求,这便是本地操控消纳办法具有可行性的理论依据。

  由于调理无功功率对电压幅值的调理效果比较显着,并且为了充分使用天然资源供给有功功率和维护散布式电源业主的利益,本地操控宜在确保有功功率的前提下,在剩下容量答应的规模内以调理散布式电源的无功功率为优先,在无功功率调理到剩下容量极限还不能处理电压误差问题的情况下(或该散布式电源只能供给有功功率),再对散布式电源的有功功率进行调理。

  本地操控战略能够选用含糊操控办法,在电压越限时,依据实时电压信息进行重复调理,直至满意电压束缚要求停止(留意,只需满意答应的电压误差规模即可,而不行寻求挨近额外电压)。

  值得一提的是,对散布式电源进行本地操控,不只能够进步配电网对散布式电源的消纳才干,并且能够充分使用散布式电源所具有的能够依据需求宣布理性无功功率或容性无功功率、并且能够接连调理无功功率输出的特色,完成配电网无功电压操控,处理低电压和过电压问题,由于是使用变流器的剩下容量供给所需的无功功率,因而一般不影响天然资源的使用和有功功率输出。

  3、太阳能热水器与城市家庭散布式房顶光伏比较

  光伏发电并非是完美的“绿色动力”,由于光伏电池的制备既是高污染又是高耗能工业,在我国产能严峻过剩。

  太阳能热水器早已在我国广泛使用,关于1台太阳能热水器,依照容量60L、每天将水温从20℃升高到80℃核算,每天转化的热能正好对应 3600kWs,即1kWh(1度电)的能量,将其折合为电能,并考虑到80%的转化功率,则一天可节约电能约1.3度。而一台太阳能热水器的可使用面积大约为1m2,依照现在的技术水平装设100W容量的光伏电池,每天的使用小时数依照3h核算,一天才干宣布300Wh,即0.3kWh(0.3度电)电能。

  可见,在对太阳能的使用方面,太阳能热水器远比光伏发电功率高。别的,由于电热水器是居民家庭的首要负荷之一,选用太阳能热水器后的节能效果是会比较显着的;并且关于城市家庭而言,其居所大多为高层楼宇,每户具有的楼顶面积十分有限,设备光伏发电设备远不如设备太阳能热水器,并且在支撑夜间用电的情况下,光伏发电还需求配套储能设备,使其愈加不经济[12]。

  因而,当时技术水平下,关于城市家庭而言,太阳能热水器能够等效为一个虚拟太阳能发电厂,关于节能减排能够发挥出愈加活跃的效果。当然,在非居民修建,如工业企业、商铺、校园、写字楼等的楼顶或屋面开展光伏发电,仍具有必定的可行性和使用价值。

  4、结语

  散布式电源接入配电网后对短路电流、继电维护、配电自动化毛病处理、谐波和损耗的影响比较简单应对,对电压误差和电压动摇的影响比较显着,是限制配电网对散布式电源消纳才干的关键要素。

  消纳散布式电源有3种战略,只需能够做到“大马拉小车”,自在消纳办法也具有很强的消纳才干,应优先考虑选用;在其不能全面满意要求时宜选用本地操控消纳办法;真实不得已才选用和谐操控消纳办法,由于其依靠通讯通道会使配电网变得比较软弱。

  关于城市家庭而言,每户房顶面积较小,且太阳能热水器的功率更高,因而太阳能热水器比房顶光伏发电更适宜,它能够等效为一个虚拟太阳能发电厂,关于节能减排能够发挥出愈加活跃的效果。

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