新能源接入对电网安全稳定的影响思考
​刘晓君
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​刘晓君,. 新能源接入对电网安全稳定的影响思考[J]. 电网技术研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157309.
摘要:
我国经济水平和我国各行各业的快速发展,光伏发电技术、风力发电技术等新能源技术的飞速发展,分布式电源已经成为配电网能源的主要来源,分布式电源接入配电网运行的同时,也有可能对配电网运行的安全性、稳定性、可靠性造成一定程度的影响,因此必须对分布式电源接入情况下配电网的安全风险进行评估。安全风险评估就是对可能存在的风险进行科学辨识,分析由故障造成影响的严重程度。本文从分布式电源模型的角度出发,基于风险理论和效用理论,从低电压风险、过负荷风险、失负荷风险三个主要方面对配电网的运行进行安全风险评估,为新能源发电单元接入配电网运行提供科学、合理、有效的指导性意见。
关键词: 分布式电源配电网安全风险
DOI:10.12721/ccn.2023.157309
基金资助:

引言

电力行业是人们生活的基础保障,分布式发电技术的运用,能够很好地应对不可再生能源短缺的情况,并且能满足不同用户的需求,为电力系统稳定运行奠定基础。但是,在实际应用过程中,分布式发电在面对配电网故障时,会受到不同因素的影响出现各种问题,对继电保护及自动化发展产生了不良的作用。同时,分布式发电如果过量引入,会对目前的配电网带来较大的挑战,所以要抓住机遇,规避风险,适量引入,让分布式发电在配电系统中发挥更好的作用,进一步推动我国新能源发电的发展。

1新能源接入对电网安全稳定影响

其一,电网规划层面。火力发电以及水力发电均处于能源电力领域的重要地位,针对电网规划均是以两者为主进行开展。分布式新能源大规模接入在配电网中,使得配电网的节点数量显著增加,如果依旧通过以往的电网规划形式运作,很有可能出现配电网无法执行负荷预测的情况,那么规划结果便出现误差,不能及时得到最佳的网络结构设计方案。分布式新能源的接入,涉及不同规模的单位发电机组,对应单位的中期建设目标以及远景规划之间存在一定差异,造成配电网长期规划项目的运行受到阻碍。另外应强调的是,分布式新能源接入到配电网中,引出电网电路结构的变动,无法保障规划科学性的前提下,增加故障出现率;其二,电能质量层面。在配电网中接入分布式新能源,可能出现配电网受到干扰的问题,影响电能传输的效率,尤其是电压波动参数与频率参数。研究风力以及光伏发电的形式,发电功率在天气的变动下出现改变,无法保障出力的稳定性,引出某区域中电网电压有较大程度变化,节点电压对应的裕度有所减少。由于涉及一定的电力电子元件,配电网发电阶段会出现较多谐波,且数量多于火力与水力发电的模式。

2电网的构建策略

2.1光伏电源上网技术方案

从经济效益、技术可行、电网运行安全可靠等方面考虑,屋顶光伏电源以220V电压等级家庭式小型分布式电源接入上网最优,光伏电源装机容量小于12kW时采取单相T接上网模式,电源装机容量12~40kW时采取三相T接上网模式,电源装机容量大于40kW时采取三相T接逆变上网模式,自备储能电池自我调节光伏发电时刻与用电时刻的负荷和电量平衡,自备储能电池容量按装机用户满足日累计最大用电负荷需求为最低条件,即以装机用户容量乘以24小时为自备储能电池容量。光伏发电电能全部经储能上网,用户用电使用原配电网上网取电,设置双向计量装置。在380V配电台区出口端设置三相不平衡自动调节装置,集中解决配电台区线路三相不平衡和低电压问题。同时,根据该配电台区光伏上网负荷是否出现盈余而在台区变压器出口端择机加设储能逆变升压装置,将台区盈余负荷接入10kV线路向上一级配电网返供电。

2.2配电网建设和新能源微电网并网系统设计

并网系统的核心技术。结合国家针对并网系统核心技术方面做了相应的规定:(1)(MPPT)最大功率点跟踪技术。由于并网光伏电池是非线性输出,因此只有借助MPPT技术,才能够使得光伏电池最大化输出功率实现,从而降低对能源的浪费;(2)并网逆变器的设计。该设计在并网系统中占据重要作用,它既可以实现系统并网功能,还能够使得直流和交流进行转换;(3)锁相环技术。该技术通过系统的硬件电路和电网同步产生的方波信号,在对电网电流频率和相位的计算过程中,实现对相位和频率的跟踪;(4)防孤岛检测技术。该技术在并网系统中是存在的,若是该问题出现,就会对电网维护工作人员造成伤害,甚至还会对发电系统造成影响,因此在系统设计时,需要要求发现系统具备防孤岛的能力;(5)电磁兼容、防雷与接地等技术.所有的发电设备、用电设备在应用过程中都需要考虑电磁兼容的问题以及防雷和接地技术。以此,判断是否对设备造成影响。

2.3保持配电网运作稳定性,利用好柔性输电技术

分布式新能源与配电网的接入,应在配电网调节上利用稳定性理念,完善现有的新能源管理结构,提高切负荷与直流功率的处理效果。以达到此种目标为基础,适当引进主体单层结构与复合配电网结构,关联电网调度,按照分布式新能源接入配电网的基本特征进行计划调节,不会影响配电网运作的稳定性。与此同时,配电网内衔接分布式新能源,应强调配电网消纳水平的提升,之前的配电网运作,利用高压直流技术与交流输电技术不能缓解由于输电距离造成的电能损耗问题,甚至引出新能源发电的不规则性。及时应用柔性直流输电技术,其受到距离的影响程度较小,存在一定的独立调节有功功率性能与调节无功功率性能,凭借迅速响应的优势,促进配电网安全运行。新能源以直流输电接入的形式和交流配电网衔接,密切耦合电源机组的发电频率与电网频率。由此电网频率产生无阻尼的情况,新能源发电涉及显著波动性,因此发电频率不够稳定,若直接进行新能源与配电网的结合,很有可能阻碍配电网交流系统运行。

2.4多维度深化新型有源配电网综合试点

首先,要继续深化认知,提升适应性。“双碳”战略指引下,分布式新能源占比日趋提高,超越集中式成为主力电源之一,对其定位、运行特性及规律等再认知,是试点建设取得更大突破的前提。下一步将不断提升新能源模型及参数质量,保障仿真结果正确,加大技术创新和管理升级力度,持续提升新型有源配电网试点成果的适应性,努力支撑分布式新能源高接入率。其次,将探索构建分布式光伏集约监控新模式,年底前初步建成分布式电源智能监控系统,搭建数字化AI调度平台,实现源网荷储智能协同、多级电网智能支撑、各类资源智能互济,全力提升有源配电网可靠性和分布式新能源的消纳率。再次,将在市场化运营方面做更多探索。在国家“双碳”规划中,明确了以消纳可再生能源为主的增量配电网、微电网和分布式电源的市场主体地位。国网保定供电公司将联合科技支撑机构和知名高校,持续探索各类资源参与市场的规则及模式,寻求让各方相向而行、互利共赢、体现新能源绿色环保低碳市场价值的运营机制,寻求体现多元化电力商品价值的科学电价机制,为新能源可持续发展创造良好的市场环境。

结语

新能源开发利用本质上是投资者与消费者一同加入的过程,从某种层面上来讲,影响人们生活的质量,新时期下进行新能源革命影响人类生存的发展结构。由于配电网中进行新能源接入存在一定优势,如何最大化地提高接入效率依旧是重要问题,相关人员应制定完整的接入方案,推动电力行业的后续建设。

参考文献

[1]闫敏.快速开关型串联补偿装置对配电网继电保护的影响研究[J].电子世界,2022(1):25-26.

[2]王归新,郭艺,童世成.基于分布式电源的含新能源配电网自适应保护方法[J].电工材料,2021(6):41-45.48.

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