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分布式光伏发电与储能对电网的影响分析

杜庆新 刘健 张强 范新平

鸡东县隆昇新能源有限责任公司 ​

摘要: 鉴于分布式能源存在的随机性较强,间歇性较大以及可控性相对较弱等显著特性,当其被引入配电网络之后,可能将会对电力系统带来一定程度的影响和冲击。本文将主要致力于探讨分布式太阳能光伏发电接入电网之后会产生怎样的影响,进而为业界未来设计出更为科学合理且行之有效的对策措施提供必要的参考资料。首先简要介绍本论文的选题背景及其意义所在,同时详细阐述国内外在分布式能源接入配电网这一领域的相关研究成果与理论基础;其次构建了包含分布式能源的潮流计算模式,运用仿真的方式来检验所构建模型的准确性与可靠性;接下来,我们将从电压质量、电能损耗以及短路电流三个关键角度出发,深入剖析分布式太阳能光伏发电接入电网之后可能引发的各种问题;最后,针对各类分布式能源提出针对性的解决策略。
关键词: 分布式光伏发电;储能;电网;影响分析
DOI:10.12721/ccn.2024.157384
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为了确保含分布式光伏发电及储能电网的稳定运行,我们基于分布式电源接入配电网的理论体系,建立了射流域分布式电源的计算模型。借助精确的测试手段,我们深入探讨了下述三个方向——电压品质、电能损耗的改变及短路电流现象——来剖析分布式光伏发电接入后可能对电网所带来的影响。首先,在电压品质上,我们发现分布式光伏发电的引入显著影响了电网电压的稳定性,导致电网电压出现波动。其次,在电能损耗方面,令人惊讶的是,分布式光伏发电的引进似乎对电网的电能损失产生了一定程度的加剧作用。最后,在短路电流方面,研究显示,当光伏组件接入电网后,若发生短路故障,则引发的短路电流会显著增强。

鉴于当前全球正面临着日益严重的能源危机和环境污染问题,各国政府纷纷出台各项促进新能源产业发展的扶持政策,尤其是大力推广分布式光伏发电技术,加速推进智能电网的建设进程等等。现如今,我国可再生能源发展已经进入大规模且高质量的崭新阶段。根据我方的初步估算,全国风力及光伏发电新增装机总量已破纪录地突破了1.2亿千瓦,占全国新增电力装机的76%,更进一步确立了其作为我国新增电力装机主体的地位。截至2022年末,我国可再生能源装机已经高达1 2.13亿千瓦,成功超越全国煤电装机,占据全国发电总装机的47.3%,年度发电量占全社会用电量的比例高达31.6%。值得一提的是,其中风力及光伏发电电量占全社会用电量的比重已经达到了15.3%。

1关于分布式电源接入配电网的模式分析

关于分布式电源接入配电网的理论基础,这涉及到电力系统的诸多领域,例如电力电子技术、电力系统稳定性分析、保护与控制等。为了能够更为全面地分析分布式光伏发电与储能对电网的影响,我们从以下四个关键层面进行了深入探索。

1)电力电子技术。

分布式电源的接入必须依赖于电力电子设备(如逆变器、整流器等),这些设备具备将电能从交流转换为直流或者从直流转换为交流的能力。正是得益于此,分布式电源才能与配电网实现高效的链接,从而实现电能的传送与分配功能。

2)电力系统稳定性分析。

分布式电源的接入无疑会对配电网的稳定性产生影响。在进行配电网稳定性分析时,我们必须充分考虑分布式电源的接入位置、容量以及系统负荷等多重因素。通过严谨的稳定性分析,我们可以准确评估分布式电源对配电网稳定性的贡献,并据此制定出相应的对策以确保整个系统的稳定性。

3)保护与控制。

分布式电源的接入需要有相应的保护与控制策略来保证配电网的安全稳定运行。保护措施主要包括继电保护、故障隔离等,旨在防止故障的发生和蔓延。而控制策略则涵盖电力系统的调度、控制以及优化等方面,以期确保系统的稳定运行以及提升电能质量。

4)能效管理。

分布式电源的接入还有助于推动能效管理工作的展开。通过精心策划和高效运营,分布式电源能够提升电力系统的能效水平,降低能源消耗,实现环保节能之目标。

在这个篇章之中,我们将探讨如何建立一个适用于含有分布式电源的潮流计算模型。在这个过程中,需要注意的是,当分布式电源接入配电网时,相应的有功功率输出和电流幅值输出都是已经确定的参数。为了确保我们所构建的全纯嵌入式潮流计算模型的准确性,我们会使用PI节点来模拟那些与电网存在连接关系的分布式光伏发电和储能节点。同时,为了保证模型构建阶段相关参数的一致性,我们会对PI节点的具体表达形式进行适当的变换处理。

接下来,我们将深入探讨分布式光伏发电接入电网之后可能带来的影响。首先,我们会设计一套详细的测试方案,以便于我们能够在实际的测试环境中,包括分布式光伏发电、储能系统以及传统电网,去验证我们的理论假设。

在测试过程中,我们会使用基于能量损耗的测量仪器——GDHB-12型电能损耗测量仪,以及基于时间的短路电流测量仪器——GDYM-600A三相多功能电参量综合分析仪。这些设备将帮助我们精确地测量电网的电压质量、电能损耗和短路电流。

1)在分布式光伏发电接入电网之前,我们会对电网的电压质量、电能损耗和短路电流进行全面的监测。

2)在分布式光伏发电接入电网之后,我们仍然会继续对电网的电压质量进行持续的监测。

3)通过对比分析分布式光伏发电接入前后电网的电压质量、电能损耗和短路电流的变化情况,我们可以更深入地了解分布式光伏发电对电网的影响。

4)最后,我们会根据电压质量、电能损耗和短路电流的变化情况,对分布式光伏发电对电网电压质量、电能损耗和短路电流的影响做出科学的评估。

在完成了上述的测试工作之后,我们将会对测试结果进行详细的分析。我们会从电压质量、电能损耗和短路电流这三个角度出发,深入剖析分布式光伏发电接入电网之后对电网产生的影响。

(1) 在电压质量方面,分布式光伏发电的接入无疑会对电网电压质量产生显著的影响,从而导致电网电压出现波动;(2) 在电能损耗方面,分布式光伏发电的接入也会对电网电能损耗产生一定程度的加剧作用;(3) 在短路电流方面,当光伏组件与电网并网时,如果发生短路故障,那么短路电流将会变得更为明显。

总的来说,本篇文章旨在探讨分布式光伏发电与储能对电网的影响分析研究,以期能够清晰地揭示它们在电压质量、电能损耗和短路电流这三个关键领域中所发挥的作用。对于分布式光伏发电接入电网之后可能带来的影响,我们可以采取以下措施进行优化:优化光伏组件的布局和结构,提高光伏组件的转换效率和稳定性,从而降低对电网电压质量的影响;选择低阻抗的输电线路和高效的变压器等设备,减少电能传输过程中的损失;此外,我们还可以选择适合的保护装置,并制定合理的保护策略,例如过电流保护、过电压保护和欠压电保护等,以确保电网的安全稳定运行。

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