分布式电源并网中电能质量相关规范分析

靳印涵

【摘要】在电力系统不断发展过程中，人们开始日趋关注分布式电源并网，我们结合西方发达国家的成功经验，科学分析了分布式电源接入电网的相关规范，希望可以提供一些有价值的参考意见。

【关键词】分布式电源；并网；电能质量

近些年来，分布式电源受到了电力领域的普遍关注，具体来讲，分布式电源指的是将较小的发电机组配置于用户现场或者附近，促使用户的电能质量需求得到满足，并且现存配网运行的经济性也可以得到保证。这些小的发电机组包括可再生能源和不可再生能源两种，前者包括风力、太阳能、生物质等，后者则包括燃气轮机、燃料电池等。

1、分布式电源与电网的连接方式

一是风力发电的并网方式：首先是同步发电机并网，将同步机给应用过来，通常需要联合逆变器，方可以促使控制和联网得到实现；在电气连接方式中，整流定子电流，借助于连接变压器，来有效连接电压源型逆变器和交流系统。

其次是异步发电机并网，这种方式通常会应用到风力发电中，但是因为有着较大的并网冲击和较大的无功损耗，将异步方式应用过来时，需要将静止无功补偿器给设置过来。

然后是双馈发电机，本发电机的结构类似于绕线式感应电动机，在电网中直接接入其定子绕组，转子绕组借助于低频电源来将三相励磁电流给供给出来。转子绕组在通过三相低频电流的过程中，会有低速旋转磁场形成于转子中，叠加磁场的转速和转子的机械转速，就和定子的同步转速相等。风速改变时，就会改变机械转速，那么转子电流的频率和旋转磁场的速度也会发生变化，以便对电机速度的变化进行补偿。因为双馈发电系统使用了较小容量的电力电子变换装置，可以灵活控制，那么就可以通过合理设计变换装置，来降低并网冲击和谐波水平。

二是光伏发电的并网方式：首先是工频变压器方式，光伏输出要经过平波逆变滤波之后，借助于工频变压器来连接系统。将工频隔离应用过来，直流偏磁得到了避免，谐波得到了显著减少；其次是高频连接方式，变压器隔离掉高频逆变之后的光伏输出，之后借助于整流逆变来连接系统。因为这种电路将隔离变压器设立了过来，主电网中就不会流入直流分量，直流偏磁现象不会出现，也可以更加方便的设计滤波器，没有较高的谐波水平。最后是无变压器方式，借助于升压斩波器、逆变器等，直接连接到电力系统，不需要较高的造价成本，但是系统中可能会流入直流分量，因此，就需要专门分析直流问题（我这里只是介绍了并网方式，分析直流问题的话，还需要较大篇幅）。

2、分布式电源所接电网的形式和应该考虑的问题

通过调查研究发现，所联电网的电压等级、短路容量、联网设备以及电源性质和容量等诸多因素都会影响到分布式电源并网的电能质量。通常我们可以将其划分为这些情况：

情况1：发电容量比容量水平1要小，考虑将分布式电源接入到380V/220V低压配电网中，可以将三相方式或者单相方式的电源接线给应用过来。情况2：发电容量比容量水平2要小，将分布式电源接入到中压设备供电网中。中压设备有3kV、6kV以及少量10kV供电电压，线路将三相三线方式给应用了过来。情况3：发电容量比容量水平3要小，将分布式电源接入到中压辐射状配电网中。在这种配电网中，从同一变电站母线引出多条馈线，各条出线有着有着较为紧密的相互作用。情况4：发电容量比容量水平大，将分布式电源接入到中压电网中，但是不能采用辐射状配电网，电网有10kV的电压等级，将三相三线结构给应用了过来。其中，容量水平1至容量水平3为需要系统研究方可以确定，国外典型推荐值为容量水平1为50kW，容量水平2为2000kW，容量水平3为10000kW。

3、不同并网情况时的电能质量规范考虑

情况1：借助于逆变装置，来连接系统和分布式电源，因为存在着逆潮流，那么低压用户电压偏差就可能会比规定值要大，就要求进相无功功率控制和出力控制功能是分布式电源所具备的。否则，为了满足相关要求，需要对配网进行强化。但是部分分布式电源是不要这一点的，如单相三线、6kVA以下等。在连接系统时，如果采用的是自励式逆变装置，那么自动同期功能应该是逆变装置所具备的。如果将他励式逆变装置应用过来，连接系统的过程中，并机造成的电压暂降比某一数值要大，在百分之十以上时，就需要将限流电抗器给应用过来。否则需要对配网进行增强，或者是将自励式逆变装置给应用过来。如果连接系统采用的是同步发电机，那么就需要将阻尼绕组和自动同期检测单元装设于同步发电机中；连接系统采用的是异步发电机，如果并机导致的电压暂降比某一数值要大，就需要对限流电抗器进行加设；否则就需要对配网进行强化，将同步发电机给应用过来。

情况2：如果退出了发电设备，电网电压波动偏差就可能会比规定值要大，那么自动负荷控制功能就应该是分布式电源所具备的，否则为了促使电压偏差问题得到解决，就需要对配网进行强化，对专用线路进行架设等。如果发电设备的逆潮流导致低压电网有着较大的电压偏差，那么自动电压调整功能就应该是分布式电源是具备的，否则就需要对配网进行强化，对专用线路进行架设等。如果连接系统时，采用的是同步发电机，那么就需要将阻尼绕组以及自动同期检测单元装设于同步发电机中。采用异步发电机来连接系统，如果电压暂降比规定数值要大，那么就需要对限流电抗器进行加设。

情况3：如果退出了发电设备，系统有着较大的电压偏差，那么自动负荷控制功能就应该是分布式电源所具备的。连接系统时，采用的是同步发电机，那么就需要将阻尼绕组及自动同期检测单元加设于同步发电机中；连接系统采用的是异步发电机，如果并机导致的电压暂降比规定数值要大，那么就需要对限流电抗器进行加设；否则，就需要将同步发电机给应用过来。

情况4：如果在系统中接入发电设备，导致有较大的系统电压偏差，那么自动电压调整功能就应该是分布式电源所具备的；如果连接系统采用的是同步发电机，那么就需要将阻尼绕组及自动同期检测单元加设于同步发电机中。连接系统采用的是异步发电机，并机导致的电压暂降比规定数值要大，那么就需要将限流电抗器给加设过来，否则就需要将同步发电机给应用过来。

其他需要考虑的问题：采用逆变器联网方式，会有一定的谐波出现于电网中，那么就可以用普通的谐波负载看分布式电源。自励式联网方式提供的有源滤波功能有着优异性能，因此，借助于自励式逆变器，就可以对电网中其他非线性负荷给电网带来的谐波电流进行减小。

4、结语

综上所述，分布式电源可以有效补偿集中供电，但是在具体实践中，我们还需要对电能质量相关规范进行考虑，如电压偏差、电压波动、功率因數等。我国在大规模推广应用分布式电源的过程中，就需要依据前瞻性的原则来构建相关的规范或标准，对电能质量方面的规范积极制定，以便能够顺利发展我国分布式电源并网技术。

参考文献

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