分布式能源的电力并网问题探讨

分布式能源的电力并网问题探讨

(国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106)

摘要:分布式能源供电大量的并入必然对电力系统电网稳定性、电力系统网损、电力系统电能质量以及电力系统继电保护产生不良的影响,如何克服这些不良影响是一个重要的课题。但是不管怎样随着分布式能源的快速发展,分布式能源供电与电力系统的并网运行将越来越普遍。基于此,本文就针对分布式能源的电力并网问题进行分析,同时提出相应的解决措施。

关键词:分布式能源;电力并网;问题探讨

1分布式能源并网全过程管理的现状分析

伴随着新能源产业迅速发展,以太阳能、风能等清洁能源的发电项目不断增多,其中以太阳能为主的分布式能源发电尤为突出。由于各发电客户间差异大,对于分布式能源并网管理目前仍依赖传统电厂接入流程执行。而由于传统电厂存在接入流程繁杂、涉及专业多等因素在一定程度上影响新能源并网投产时间,制约清洁能源的发展。截止目前,分布式光伏发电平均每站自提交申请资料到具备投运时间需要40多天。其中并网业务办理涉及调控机构的就有四个大步骤200多项具体内容。分布式能源并网属新兴能源产业,无论对服务行业本身还是对于接入方的业主都缺乏针对新兴能源并网的专项管理流程;另外,由于分布式能源对电网本身的冲击影响,决定了对于并网接入过程所需的技术要求和专项审核流程更繁杂,造成并网审核和项目投产时间较长。

2问题探讨

2.1波动性与间歇性

分布式能源电力系统在应用过程中会存在波动性与间歇性问题,比如风力与光伏在进行供电时就会出现这两种特性。分布式能源电力系统在并网之后,电量波动的幅度就会变大,可调节能力变差。且并网之后容易引起一定的冲击电流,不仅会对电网频率、电压波动造成影响,使电网频率变差,电压出现闪变,还会对馈线中的潮流造成影响,从而使电压分布的稳定性出现问题。由此可见,分布式能源电力系统并网之后,其电网控制就会容易出现问题,从而增大了调峰的容量。

2.2电力供需平衡

并网对太阳能、风能、电能等能源的影响很大,从而无法预测电网负荷的规律性。分布式能源电力系统并网接入方式,容易对电网的调度运行、电力电量平衡及电源安排等造成影响,从而对分布式能源电力系统的应用造成了影响。相关调度运行人员想要对分布式能源电力系统电力供需进行调节,确保电力供需平衡,就需要对其并网接入问题进行研究[1]。

2.3电网运行

分布式能源电力系统虽然能够对用户的供电提供便利,但其并网接入方式容易使电网的运行出现问题。因为分布式能源电力发电出力的变化速度相对较快,而火电机组的有功调节速度却较慢,即使增大了对火电机组的应用也无法和电力系统变化速度相匹配,从而导致电力系统的频率出现问题。

3分布式能源供电运行方式

3.1春秋季运行方式

春秋季基本不需要制冷和采暖,用电负荷、用电量小。现阶段天然气价格又比较高,所以春秋季宜使用市电,发电机组作为市电的备用电源。正常情况下的运行方式是:市电1供电,市电2作为第一备用,发电机作为第二备用。非正常情况下:当市电1故障时将由市电2供电;当市电1和市电2都发生故障时起动发电机供电。

3.2冬夏季运行方式

冬夏季是用电负荷大的季节,要制冷和采暖,如果按照传统的电制冷和制热方式将耗去大量的电量,很不经济。按照分布式能源供电方案,使用新型的余热式溴化锂直燃机制冷和采暖,可以将发电机的余热烟气及缸套水热量利用起来,具有良好的经济效益,所以在冬夏季应以发电机为主电源,不足的负荷从电网补充。正常情况下的运行方式是:发电机组与市电1共同为380VⅠ、Ⅱ段母线供电,同时余热式直燃机为大厦制冷或采暖。非正常情况下:当市电1发生故障断开与380V母线联系时,发电机将与市电2并网对380VⅠ、Ⅱ段母线供电;发电机故障时将由市电1单独供电;当市电1和发电机组均发生故障时将由市电2供电。市电1和市电2在任何情况下都不允许并列运行。

4分布式能源供电与市电并网的技术措施

和电网线路作为接入点,其中并网点位置与产权分界点位置不同。这种接入方式可以将各建筑顶层光伏电源作为独立单元,并以此为基础与建筑内部用户配电箱进行连接,从而实现对用户的供电目的。

4.1分布式能源供电配电室的保护配置

除发电机自带保护装置外,还应在分布式能源供电配电室装设其他防止分布式能源供电向电力系统反送电的措施:a.在该小区配电室10kV母线侧安装“10kV母线失压跳14、15、401和402开关”的保护。b.在401和402开关处装设防止反送电的逆功率保护装置。其原理:正常并网运行情况下,401或402开关保护安装处的潮流方向是流向380VI、II段母线的,当电力系统停电时潮流将流向市电,此时逆功率保护装置将迅速启动断开401或402开关,断开与电力系统市电的联系。

4.2电压控制分析

由于将分布式能源电力并网应用于电力系统之后会对电压的稳定性能造成影响,因此电力企业需要对电压进行控制。电力企业应该对并网点电压运行范围进行规范化,确保当并网点电压偏差出现波动时,电力系统还能够正常供电。比如风电能源电力系统中,电压应该控制在额定电压的90%之内,从而确保其具备一定的低电压穿越能力。在进行电压调节时,可以选择调节无功功率来实现。通过无功功率对电力系统电压进行自动调节,从而确保电力系统高压侧母线电压或者功率因数维持在一定的范围之内[2]。

4.3接入方式分析

针对小规模能源电力并网容易导致整个电网系统运行方式发生改变现状,可以选择公共电网接入和用户电网链接接入。其中公共电网接入方式在分布式光伏并网方面的应用比较广泛,该接入方式以配电箱作为电力系统公共链接点,并对并网点位置及产权分界点进行设计,使两者位置一致。公共电网接入方式有多点接入与单点接入两种类型,能够为相关工作人员的调度与计量工作提供便利,从而对电力系统后期的养护工作和维修工作提供方便。用户电网链接接入方式在合同能源管理和自发自动中的应用比较广泛,主要是将配电箱和电网线路作为接入点,其中并网点位置与产权分界点位置不同。这种接入方式可以将各建筑顶层光伏电源作为独立单元,并以此为基础与建筑内部用户配电箱进行连接,从而实现对用户的供电目的。用户电网链接如图1。

图1用户电网链接

结束语

综上可知,分布式能源电力系统供电方式的应用范围越来越广泛。虽然分布式能源供电方法能够对环境保护和用户正常供电起到一定的促进作用,但其并网接入方式容易对分布式能源电力系统正常运行造成影响。因此,相关电力企业和分布式能源电力研究人员应加强对并网接入问题的研究,不断完善分布式能源电力并网。

参考文献:

[1]罗建中.分布式微型电网并网研究[D].湖南大学,2009.

[2]吴恩琦.燃气分布式能源发电对电网企业的影响分析模型研究[D].华北电力大学,2013.

[3]邓佳佳.考虑分布式能源的电力系统优化运营模型研究[D].华北电力大学,2012.

[4]鞠洪新.分布式微网电力系统中多逆变电源的并网控制研究[D].合肥工业大学,2006.

[5]邱留良,任洪波,蔡强,刘家明,邓冬冬.基于电力直供的分布式能源系统经济性分析[J].中国电力,2016,49S1:82-88.

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