分布式电源对配网供电电压质量的影响.pdf

电力应用模具制造 2023年第9期分布式电源对配网供电电压质量的影响王荔（国网海南供电公司，青海海南藏族自治州813000）【摘要】本文首先阐述了分布式电源在配电网中的接入形式，然后分析了配电网供电电压质量的指标，包括电压稳定性指标、电压偏差指标和电压谐波含量指标，为后续的影响分析提供评价指标，包括逆变器的影响、配电网拓扑结构的影响以及分布式电源容量的影响。在此基础上，建立了相应的仿真模型，通过仿真分析探讨了分布式电源对配电网供电电压质量的影响程度。关键词：分布式电源；配网供电；电压；影响因素中图分类号：V242.3文献标识码：BDOI：10.12147/ki.1671-3508.2023.09.074The Impact of Distributed Power Sources on The Voltage Quality ofDistribution Network Power SupplyWang Li（State Grid Hainan Power Supply Company,Hainan Tibetan Autonomous Prefecture,Qinghai 813000,CHN）【Abstract】This article first elaborates on the integration forms of distributed power sources inthe distribution network,and then analyzes the indicators of power supply voltage quality in thedistribution network,including voltage stability indicators,voltage deviation indicators,and voltage harmonic content indicators.It provides evaluation indicators for subsequent impact analysis,including the impact of inverters,the impact of distribution network topology structure,andthe impact of distributed power capacity.On this basis,a corresponding simulation model wasestablished,and the impact of distributed power sources on the quality of power supply voltagein the distribution network was explored through simulation analysis.Key words:distributed power supply；distribution network power supply；voltage；influence factor随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，分布式电源作为一种新兴的能源供应方式，受到了广泛关注。分布式电源是指将电力资源分散布置在用户侧或配电网中，与传统的集中式发电相区别。分布式电源的引入可以提高电力系统的可靠性、可持续性和灵活性，同时减少对传统火力发电的依赖1。然而，分布式电源的快速发展也带来了一些新的问题，其中之一就是其对配电网供电电压质量的影响。1分布式电源的接入形式不同的接入形式将直接影响到分布式电源的功率注入和对配电网的影响程度2。在本节中，将介绍几种常见的分布式电源接入形式，并对其特点进行分析。1.1单个分布式电源接入单个分布式电源接入是最简单的接入形式之一。在这种情况下，只有一个分布式电源与配电网进行连接，其输出功率直接注入配电网中。这种接入形式适用于小规模的分布式电源，例如个人光伏发电系统或小型风力发电机组。由于接入数量有限，对配电网的影响相对较小。1.2多个分布式电源并网接入多个分布式电源并网接入是一种常见的接入形 235电力应用模具制造 2023年第9期式，也是分布式电源应用较广泛的形式之一。多个分布式电源通过并联或串联方式连接到配电网中，共同向配电网注入功率。这种接入形式可以实现分布式电源的协同发电，提高系统的容量和可靠性。同时，增加了对配电网供电电压质量的影响风险，需要进行合理的管理和控制。1.3分布式电源与能量存储系统结合接入随着能量存储技术的发展，将分布式电源与能量存储系统结合接入配电网的方式日益受到关注。在这种接入形式中，分布式电源通过能量存储系统对其输出功率进行调节和平滑，以减少对配电网的瞬时冲击和波动。能量存储系统可以充当缓冲器和调节器的角色，提高分布式电源的可控性和可靠性。这种接入形式对提高配电网供电电压质量和平滑功率峰谷具有重要作用。1.4分布式电源与微电网接入微电网是一种小型的、独立运行的电力系统，可以与主电网相互连接或者脱离。分布式电源可以与微电网结合接入配电网，形成一个相对独立的供电系统。在微电网中，分布式电源可以充当主要的电力供应源，通过与微电网的管理和控制实现对配电网供电电压质量的优化和调节。这种接入形式对实现微电网的能量自治和能量共享具有重要意义。分布式电源的接入形式多种多样，选择适当的接入形式对实现高效、可靠的电力供应至关重要。不同接入形式具有各自的特点和适用范围，需要综合考虑分布式电源的类型、规模、运行方式以及配电网的特性和需求3。2配电网供电电压质量指标为评估配电网供电电压质量，可以采用多个指标来描述电压的稳定性、偏差和谐波含量等方面的性能4。以下是常用的配电网供电电压质量指标。2.1电压稳定性指标电压稳定性是指供电电压在规定的范围内保持稳定的能力。常用的电压稳定性指标包括：第一，电压偏差：用于描述实际电压与额定电压之间的差异。通常表示为电压的变动范围或偏离额定电压的百分比。常见的指标包括最大偏差、平均偏差和偏差率等。第二，电压闪变：用于描述短期电压波动的情况，如瞬时电压变化引起的光照强度变化或设备故障。常见的指标有短期电压变化（SVI）和短期电压调整（Sag/Swell）等。第三，电压暂降：用于描述电压瞬时下降的情况，通常表示为电压在一段时间内低于某个阈值的持续时间百分比。2.2电压偏差指标电压偏差是指实际电压与额定电压之间的差异。常用的电压偏差指标包括：第一，电压偏差率：表示电压偏差相对于额定电压的百分比，用于评估电压的稳定性和准确性。第二，电压波动：描述电压在短时间内的快速变化情况，通常使用标准差、均方根值或频谱分析等方法来评估。2.3电压谐波含量指标电压谐波含量是指电压中存在的非基波成分的程度，可能由于非线性负载、电力电子设备或谐波源引起。常用的电压谐波含量指标包括：第一，谐波电压总畸变率（THDv）：表示电压中所有谐波成分的总畸变程度，通常以百分比表示。第二，谐波电压畸变率（Dv）：用于描述电压中特定谐波成分的畸变程度。第三，谐波电压畸变限值（DPL）：表示电压中特定谐波成分的畸变水平是否满足规定的限制值。3分布式电源对配电网供电电压质量的影响机理3.1逆变器的影响逆变器是分布式电源系统中的核心部件，用于将直流电转换为交流电以供配电网使用。逆变器的特性会对供电电压质量产生直接影响。以下是逆变器对供电电压质量的影响机理：第一，电压波动和谐波畸变：逆变器的输出电压可能存在波动和谐波畸变。波动会引起电压的瞬时变化，而谐波畸变则会导致电压的谐波含量增加。这些波动和谐波会传递到配电网中，影响供电电压的稳定性和质量。第二，电压调节能力：逆变器的电压调节能力决定了其在配电网中对电压稳定性的影响。逆变器可以通过控制其输出电压来调节配电网电压水平，以满足负载需求和网内电压稳定性要求。第三，无功功率支持：逆变器的无功功率输出能力对配电网电压稳定性至关重要。逆变器通过控制无功功率的注入或吸收，调节配电网的电压水平，以维持电压在合理范围内。3.2配电网拓扑结构的影响第一，网络容量和分布：配电网的容量和分布决定了分布式电源接入的方式和规模。如果配电网容量较小或分布式电源分布范围较广，接入形式可能涉及多个电源的并网或与能量存储系统的结合。这种情况下，需要综合考虑不同电源的功率调节和协同控制，以维持供电电压的稳定性。第二，线路阻抗和电 236电力应用模具制造 2023年第9期压降：配电网线路的阻抗和电压降会影响分布式电源接入点的电压水平。较大的线路阻抗和电压降会导致接入点电压较低，而较小的线路阻抗和电压降则可以提供更稳定的接入电压。因此，在配电网设计和规划中，需要合理选择线路参数和配置，以确保接入点电压在合适范围内。第三，支路容量和平衡：配电网支路的容量和平衡性也对供电电压质量产生影响。当分布式电源接入时，需要评估配电网支路的容量是否足够承载额外的负荷，并保持支路的平衡，避免因负载不平衡引起的电压偏差。3.3分布式电源容量的影响第一，功率调节能力：分布式电源容量的大小决定了其对供电电压的调节能力。容量较大的分布式电源能够提供更大的调节范围和灵活性，可以更好地应对负载波动和电压偏差。第二，无功功率支持：分布式电源的容量也决定了其在配电网中提供无功功率支持的能力。较大容量的分布式电源能够注入或吸收更多的无功功率，以维持电压的稳定性。第三，负载平衡：分布式电源的容量大小也与负载平衡有关。较大容量的分布式电源可以更好地平衡负载，避免负载不平衡导致的电压偏差。4分布式电源对配电网供电电压质量的影响仿真模型4.1模型假设在建立分布式电源对配电网供电电压质量的影响仿真模型时，需要设定一些假设，以简化模型并使其具有可操作性。以下是可能的模型假设5。第一，配电网是低电压配电网，供电电压为单相220V或三相380V。第二，分布式电源以逆变器的形式接入配电网。第三，配电网负载是恒定的，不考虑负荷变化。第四，分布式电源容量是固定的，不考虑容量调节。第五，谐波源和其他电力质量问题在模型中不考虑。4.2模型建立基于上述假设，可以建立一个简化的仿真模型来研究分布式电源对配电网供电电压质量的影响。以下是模型的建立步骤：第一，确定配电网拓扑结构：根据实际情况，建立配电网的拓扑结构，包括主干线、支路和负载节点等。第二，定义负载模型：根据配电网的负载特性，定义负载模型。可以采用恒定功率模型或阻抗模型来表示负载的电流和功率需求。第三，分布式电源接入模型：考虑分布式电源以逆变器的形式接入配电网。确定逆变器的特性参数，如输出电压调节范围、功率调节能力和无功功率支持能力等。第四，模拟分布式电源注入电压：根据逆变器模型和电力电子转换原理，模拟分布式电源通过逆变器将直流电转换为交流电，并将其注入配电网。第五，模拟配电网电压：根据负载模型、逆变器模型和配电网拓扑结构，模拟配电网中各节点的电压变化。4.3仿真结果分析通过仿真模型，可以得到分布式电源对配电网供电电压质量的影响结果。以下是对仿真结果的分析：第一，电压波动和谐波含量：分析仿真结果中的电压波动和谐波含量，评估分布式电源接入对电压稳定性的影响。比较分布式电源接入和无分布式电源接入情况下的电压波动和谐波含量可以通过比较仿真结果中的电压波动和谐波含量，评估分布式电源对电压稳定性的影响。第二，电压偏差：分析仿真结果中的电压偏差情况，即接入点电压与设定值之间的差异。比较有无分布式电源接入时的电压偏差大小，评估分布式电源对电压稳定性的影响。第三，无功功率支持：分析仿真结果中的无功功率注入或吸收情况，评估分布式电源对电压稳定性的无功功率支持能力。比较有无分布式电源接入时的无功功率变化，判断分布式电源对电压稳定性的影响。总之，本文旨在深入研究分布式电源对配电网供电电压质量的影响，并提供相应的理论和实证支持。通过系统的理论分析、仿真模型建立和实验验证，将深入揭示分布式电源对配电网供电电压质量的影响机理和程度。同时，通过分析影响因素和制订对策建议，为实际配电网的规划、运营和管理提供参考和指导。相信本论文的研究成果将对推动分布式电源的应用和配电网的可持续发展具有重要的理论和实践意义。参考文献1黄佳钦.分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善J.电子测试,2021(20):135136+128.2邓家刚.分布式电源对配网供电电压质量的影响分析J.电子世界,2019(01):5859.3曾祥赟,宁静.浅析分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善J.科技展望,2017,27(01):94.4张世豪.分布式电源对配网供电电压质量的影响J.科技与创新,2016(16):138.5陈智莹.分布式电源对配网供电电压质量的影响J.通信电源技术,2019,36(08):257258.作者简介：王荔，女，1988年11月生，藏族，青海西宁人，本科，工程师，研究方向：供电电压、技术降损、电能质量、电压质量、配网线路。（收稿日期：2023-06-21）DMM 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