分布式新能源大规模接入对配电网影响
及应对
摘要：新能源主要指太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能及核能等绿色清洁能源。

目前我国开发的新能源中风能和太阳能增速较快。

分布式接入即是将各个分布式电源接入配电网。

风能、太阳能发电大规模接入并网将以分布形式为主，从而减小电能传输过程中产生的损耗，有助于电网就近补偿功率变化，降低因负荷增大导致的电网膨胀效应。

未来分布式新能源大规模接入并网将有利于我国完成碳中和目标，实现我国能源结构快速转型。

关键词：分布式；新能源；配电网
随着传统能源消耗剧增和环境污染日益严重，世界各国开始积极开发利用风能、太阳能等可再生能源。

分布式发电是可再生能源开发利用的有效途径，它能够最大限度地利用可再生能源。

鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对分布式新能源发电对配电网电压影响研究提出了一些建议，仅供参考。

1 新能源接入并网影响分析
1.1 对电网规划的影响
长期以来，火力发电、水力发电都占据我国能源电力的主体地位，对于电网的规划与运行一直都是围绕二者展开。

分布式新能源大规模接入并网后，会明显增大配电网的节点数目，若仍采用原有的电网规划模式，配电网难以进行负荷预测，规划结果容易出现较大误差或无法得到最优网络布置方案。

此外，分布式电源接入了大量不同规模的企业发电机组，这些企业的中期和远景规划的较大差异也会导致配电网整体长期规划更加困难。

还需注意的是，分布式新能源大规模接入并网后，将会造成电网电路变化，如果规划不合理，则容易引发故障。

1.2 对电能质量的影响
分布式新能源接入并网后会对配电网产生一些干扰，从而对电能质量产生影响，主要体现在电压波动、谐波和频率等方面。

以风力发电和光伏发电为例，其
发电功率随天气情况变化，出力不够稳定，会导致地区电网电压有较大幅度变化，导致节点电压的裕度降低。

此外，由于包含了大量电力电子元件，导致在发电过程中产生了比火力发电、水力发电更多的谐波。

相比于传统火力和水力发电的集中发电形式，新能源发电
功率不确定性更强、频率调节能力欠佳。

新能源发电过程中，当电站容量过小时，多个机组进行投切动作时不会导致电网频率超限状态，而当接入并网达到一定规
模时，会增大整个配电网的调频压力，造成电网出现频率异常波动现象。

1.3 对电网稳定性的影响
我国现存电网主体是基于传统发电形式设计规划，由于新能源发电自身特点
以及与传统发电形式存在的巨大区别，分布式新能源大规模接入并网后，会同现
存电网中的有功调节等能力冲突，破坏现有的电网功率平衡，对整个电力系统的
稳定性造成影响。

由于无法准确预测新能源发电能力，电网需要提高电源可靠性，增加调峰容量和备用电源数量。

分布式新能源接入并网还会增大电网调度难度，
降低电网运行效率。

此外，分布式新能源接入并网后会使电网潮流受更多因素影响，导致传统的损耗监控模式受到干扰，增加电网在运行过程中的损耗。

分布式新能源接入电网后，更容易产生孤岛现象。

火力发电机组在出现故障
后较容易实现二次重合，重新接入电网，因此较少出现非计划孤岛现象。

但是风
电和光伏发电在产生故障后重新接入电网后，则比较容易产生电网电压波动，导
致电网进行切断保护使新能源机组成为孤岛。

这样会影响电网进行正常的合闸操作，电网也无法调节孤岛内的电压和频率。

由于电压和频率的不稳定，会造成用
电设备故障，甚至严重缩短其使用寿命。

另一方面，产生孤岛现象对维修人员乃
至用户安全都将造成危害。

2 新能源接入并网应对策略
2.1 建立匹配风险规划模型
分布式新能源大规模接入并网后，需要重新构建数学模型进行规划，针对不
同地区用电特点要制定不同的规划方案，降低电网风险出现概率。

为了提高规划
效率，可以引入大数据分析手段，并结合遗传算法、粒子群算法、人工蜂群算法、随机森林算法等群启发式优化策略进行寻优，从而快速获得适应分布式新能源接
入特点的规划方案。

2.2 提高接入新能源电能质量
为提高分布式新能源接入并网后的电能质量，一般可采用快速响应的动态无
功补偿装置，如滤波器、静止无功补偿器等。

采用局域成组分布式接入方案可一
定程度上抑制电网电压波动，而通过安装变速恒频电源则能有效抑制电压闪变现象，此外滤波器和变频装置可以有效降低谐波干扰。

对于分布式新能源接入后所
引发的频率波动问题，可以考虑通过提高电网系统自身阻尼系数，优化电网控制
系统加以解决，同时需要设定有效的高频保护阈值，防止出现频率崩溃现象。

2.3 控制接入电网运行稳定性
分布式新能源大规模接入并网后，需要保障电网的运行稳定性及可靠性，建
立适应新能源特点的稳定控制系统，实现切机、切负荷、直流功率紧急提升及回降、快速增减出力等功能。

为了实现这一目标，可设置
主从式单层结构或复合式配电网结构。

从电网调度角度考虑，结合分布式新
能源接入并网后的特点调整调度方案，减少新能源接入后造成的电网稳定性下降。

2.4 发展柔性直流输电技术
分布式新能源接入电网后，需要电网进一步提高消纳能力。

传统上的高压直
流或交流输电技术不仅无法克服固有的由输电距离产生的电能质量和电能损耗等
问题，还无法适应新能源发电的不确定性。

柔性直流输电技术受距离限制较小，具有可以独立控制有功功率和无功功率、响应更加迅速可以更快进行反应，以及不需要进行无功补偿等优点。

新能源通过
柔性直流输电接入现有的交流配电网时，需要将新能源电源机组的发电频率和电
网的频率进行耦合。

这样会使电网频率出现无阻尼的变化特点，而新能源发电自
身具有波动性，所以发电频率不稳定，如果直接接入电网将导致电网直流交流系
统都无法稳定运行。

为了解决这一问题，需要利用动态性能好的控制系统对柔性
直流输电网进行控制，提高新能源并网的可靠性。

从规划的角度看，新能源利用
柔性直流输电接入电网后，需要进行相应的设计规划，保证整个电网的正常稳定
运行。

2.5 建设微电网
微电网由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷等组成。

微电网更加
适合分布式接入的新能源，可以比传统电网更有效对新能源机组进行控制。

微电
网不仅可以提高电网的可靠性和接纳能力，还能进一步将传统电网无法控制的地
区接入电网。

同时，建设微电网更有利于实现电网的智能化，可以进一步提高电
网的经济效益、能源效益和环境效益。

2.6 完善并网标准
新能源的并网标准仍然不完善，一些对电能质量、一次调频能力等方面的要
求于 2022 年才开始施行。

我国早期并网标准较低，这有利于建设更多的新能源
机组，随着这一部分机组对电网稳定的影响开始显现，需要对其按照新标准进行
检测和改造。

由于我国新能源接入标准发展较快，成果较多，所以一方面要吸取
国外的经验，另一方面也要随技术进步而及时完善。

制定更加完善的并网标准，
不仅可以减少未来新能源接入电网由于人为因素产生的不必要的问题，还可以对
新能源接入的发展做出一定的指导，有利于减小新能源接入电网带来的不利影响。

3 结语
综上所述，基于国家绿色可持续发展的口号，能源领域也作出了相应的转变。

分布式发电与新能源发电模式各有利弊，需要将二者有机结合，优势互补。

避免
单一发电模式，丰富能源获取方式，提高电网的稳定性，满足人们生产生活的需要。

参考文献：
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