国网福建省电力有限公司电力科学研究院电网技术中心系统分析室高工张逸:研究表明,对于目前的电网,当分布式能源(DER)渗透率达到15~20%时,必须增加系统的灵活性,通过对电网的实时管理,才能保证电力平衡和安全稳定性。
近年来,分布式能源推动了配电网的形态转变。目前,由于分布式电源等接入,被动配电网方面,可再生能源发电功率难以预测,电网无法协调,导致供电质量下降。现有的措施只能靠提升变电容量,限制分布式电源的容量和出力。但是结果仍然是设备利用率低、供电经济性差、强制弃风弃光等。为电能质量带来各种隐患。
新能源的发展推动了被动配电网向主动配电网转变。
区别于被动配电网,主动配电网内部具有分布式或分散式能源,且具有控制和运行能力。小规模分布式能源的接入只会影响配电网的单点或局部的运行,而大规模、高渗透率的分布式能源接入却会影响电力系统的全局运行,并对配电网的电能质量带来不容忽视的影响。
因此,主动配电网的转变会对电能质量带来新的问题。在电压波动方面,配电网的电压质量与无功电压控制密切相关。
传统配电网运行时是无源的,无功电压控制模式相对简单。当分布式能源接入配电网后,由于分布式能源设备具有间歇性、随机性、非线性特征,这不但使得配电网 运行时的无功电压控制模式相对复杂,而且还有可能导致配电网出现有功潮流反向和无功潮流的不确定性,进而影响电压质量。
在谐波方面,区别于使用旋转电机的传统电源,利用电力电子装置的分布式电源具有很强的非线性特性,其输出电量波形包含较宽频谱,若控制方式或出口滤波器设计不当,易造成电网的谐波污染。逆变器所使用的出口滤波电路易与电网参数发生谐振。高渗透率下光伏发电系统所有并联运行的光伏微源须保持同步,否则各逆变光伏微源之间将存在很大的环流。
此外,在电能质量监测治理方面,多点多类型分布式电源接入的环境中,各分布式电源之间、分布式电源与非线性负荷之间又会相互影响。目前DFACTS设备多基于本地信息量进行控制,而且都是针对不同目标单独设计和安装的,设备之间缺乏协调配合各DFACTS设备可能与分布式电源之间相互作用。
为应对主动配电网建设带来的电能质量问题,迫切需要新的控制手段。
据张逸介绍,主动配网可以通过分布式电源等可控元件,实现更精准的的柔性主动电压控制、集群需求响应、实现系统级的主动功率控制、干扰源建模、谐波潮流计算、电压暂降域分析、干扰源定位问题。