新能源接入对主动配电网的影响分析
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摘要：随着社会的发展，新能源的应用势在必行，国外的一些相关领域在主动配电网与分布式发电的影响因素上进行了分析和研究，从在电力负荷的预测、设计规划以及管理控制方面分别对分布式能源的接入所产生的影响进行了讨论、研究，并提出了相对应的解决方案设想。
关键词：新能源接入;主动配电电网
CIGRE C6 开展“分散发电对电力系统的影响”研究始于 90 年代后期，国内对主动配电网（亦称“有源配电网”）研究开展较早并有相关文献发表。目前国内外研究配电网的文献主要分四类：第一类主要是研究分布式电源、电动汽车等对传统配电网的相关影响，主要包括规划模型、继电保护，自动重合闸控制、电能质量、网络损耗与无功优化、故障定位与孤岛检测、可靠性评估策略、智能电网管理与控制，智能微网技术控制等;第二类是主动配电网的概念及研究框架，即主动配电网定义，主动配电网与传统配电网、微电网、智能电网三者之间的差别，主动配电网示范工程建设进展等;第三类是主动配电网运行控制，源于对主动配电网体系本身尚未形成清晰统一的认识，因此该类研究文献大多是对电压控制、负荷控制、配网优化规划算法层面的改进等;第四类文献对主动配电网规划问题、主动配电网技术可行性研究方面进行了一些探讨。而对于分布式新能源的接入对主动配电网的影响方面的研究成果较少。本文通过对国内外主动配电网相关研究以及分布式发电对传统配电网影响研究的深入分析，从负荷预测、规划和运行控制三方面对分布式新能源接入主动配电网产生的影响开展讨论，提出含新能源的主动配电网一次网络与能源交换布局设计理念，并提出将大数据技术应用于主动控制系统的设想，进行了基于大数据技术的主动控制体系设计和含新能源的主动配电系统规划系统设计。
1. 主动配电网的概念及特征
1.1 主动配电网的概念
在“主动配电网的运行与发展”这个研究报告中指出，主动配电网就是通过使用灵活的网络技术拓扑来进行管理潮流，以达到对局部范围内分布式能源进行主动控制和管理的实际配电系统。在分布式能源的界定上，主要有分布式发电、电储能和可控负荷等。但在实际的发展过程中，由于缺乏核心运算工具，除了少数国家以外，大部分国家都没有把ADS规划进配电网和作为运行的必要内容，而且在主动管理和控制方面，现在仍然处于最初级的实用阶段。
1.2 主动配电网的特征
在分布式新型能源进行大规模的接入配电网后，主要是以新能源、主动配电网、用电负荷这三个方面为主的结构特征的新配电技术。同传统配电的不同之处在于，新技术能够自主地对分布式方面的性能上进行预测与分析，并对可控的一些分布式资源实行管理与控制，以减少或清除能源的不确定性给电网带来的问题。在实际使用方面具有三个特征：一是分布式资源的可控性;二是在可控能力上较为突出和完善;三是能够通过控制中心进行协调化管理;四是在网络拓扑的结构方面可进行灵活调节。主动配电网具有可控性和可观性，以充分体现这方面的主动性。在可观性方面的主要体现是可以做到监测主网以及配电网与用户方面的负荷同分布式电源的主要运行状态，在这种情况下来预测其发展状态，并合理提出相应的优化控制方法;在可控性方面的主要体现是在分布式电源、负荷以及储能等的控制灵活性方面，当制定出优化协调方面的策略后，就可以利用控制中心来进行执行。在主动性方面的主要体现是在预判能力上能够及时判断不安全问题，并根据实际制定出相对应的策略，然后利用控制中心来进行执行，而不像在传统式的配电网情况下，只能在隐患问题演变成故障后才采取解决措施。
2. 新能源发电接入主配电网的影响
2.1 新能源的接入对电能质量上的影响
光伏发电与风力发电都会受到环境气候的影响，具有间歇性和不稳定性的特点，同时在设备上还会配有整流逆变设备和其他方面的电力元器件，这样就会产生谐波与直流分量。当谐波电流接入电网当中后，就會造成配电网中的电压产生畸变，严重影响电能在实际使用上的质量问题，同时也会造成部分测量仪表和设备在测量上不准确、严重增加负荷，还有可能会造成电力系统出现继电保护、部分自动装置错误动作的问题，严重影响电力系统的正常运行。在并网电量的使用中随机波动较多，在可调型方面又较差，在并网的时候会产生很强的冲击电流，同时也会因为冲击电流造成电网电力频率出现偏差的问题，电压也会出现相应的波动和闪变，从而造成在馈线内的潮流产生变化，进而在稳态电压分布与无功上造成影响的特性，造成电网在不可控性与调峰容量的余度上的变大。新能源在发电单元上的启动次数过多就会造成配电线路在负荷潮流上的变化增大，进而增加了在电压调整方面的难度。同时因为在发电的设备采用了大量的电子设备装置，在实际电压的调节上和控制上都与传统的电网有着很大的区别。虽然在正常情况下，新能源在设备上都会装有逆变装置，在正常的运转情况下不会出现向电网进行输入功率的问题，一旦发生问题，短路就会瞬间向电网中输入电流，增大配电网的开关上电流强度，极大可能造成电网的开关短路电流超过标准，影响在电网运行方面的安全。
2.2 新能源的接入对网损伤的影响
当将新能源成功接入电力配电网中后，现有的配电系统将会由原来的单向式电源辐射网络转变成为用户之间互联与多电弱环的网络。在电网的主要分布形式上将会产生根本性的转变，在负荷的大小与方向问题上都会变得很难进行预测。这就造成网损不但会与负载等方面因素产生关联，还会与系统所直接连接电源的具体位置和实际容量的大小都产生密切关系。
2.3 新能源的接入对配电网系统在实时监控上的影响
现在运行的配电网是一种无源的具有放射性的电网，在对信息的采集上、开关的实际操作上和在能源的调度方面的操作都相对简单，在进行监测、控制管理与高度上都是由供电部门进行具体实施的。由于新能源的接入造成在此方面变得较为复杂，重点需要注意在对新能源接入以后，容易出现的“孤岛”现象实施监测和预防。当新能源配电与主配电网实施分离后，仍然继续往独立配电网进行输电，就很容易会产生“孤岛”的现象。孤岛上的电压大小和频率的数值都无法用电网进行控制，一旦电压与频率严重超出允许范畴，可能造成用户的相应设备损坏;如果实际负载容量高于孤岛中的逆变器容量，就会造成逆变器容量过载，容易造成逆变器的损毁，同时也会给在这方面进行检测的人员带来安全危险。如果进行重新合闸操作，就会导致在这条线路上出现再次跳闸的问题，而且在负荷上容易出现在供需上的严重不平衡，在实际电能质量的损害上也是相当严重的，降低供电的可靠性。
3 结语
为适应新能源的大量消纳，ADS 是未来配电技术发展的方向，本文在国内外研究的基础上对分布式新能源对配电网的影响、ADS 技术的发展进行了分析，进而从多方面探讨新能源接入对 ADS 的影响。同时，本文提出含新能源的 ADS 主动控制体系设计构想，主要包括含新能源 ADS 一次网络与能源交换布局，基于大数据技术的信息采集架构以及 ADS 规划系统设计，以期为 ADS 的研究提供参考。
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