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分布式电源对配电网的影响_王爱军(1)

1. 分布式电源 所谓分布式电源,乃是指在支持已有的配电网经济运行的前提 下,为满足某些终端用户的需求,而设置一些安装在用户侧附近的 小发电机组,为这些终端用户提供电力需求。分布式电源的规模一 般不大,与公共电网相对独立。此外,分布式电源以天然气、沼气、生 物质气和轻油等作为燃料,无需通过电网输送,利用管网和电缆系 统向特定区域内同时商供电力、蒸汽、热水和冷气,实现热、电、冷三 联供。分布式电源是一种新型的、很有发展前途的发电和能源综合 利用方式。其技术与大电网相比有其独特的优势,能够在提高经济 效益的同时,减少土地占用,而且还具有良好的环保性能。另外分布 式供电可以作为备用发电、远程或者独立发电。综上所述,分布式电 源一方面既提高了供电服务的可靠性和电能质量,另一方面又具有 环境友好型,资源节约等优点。现今世界的发展潮流也倾向于人电 网系统和分布式电源技术相结合的这种节省投资、降低能耗、提高 系统安全性和灵活性的方法。因此,分布式电源成为欧美许多国家 电源选择的重要选择之一,如图 1 所示:
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先将厚膜电阻阻值按照 80%的要求印制出来后,再使用厚膜 激光调阻机将烧结好的厚膜电阻阻值修调到电路要求的阻值精度, 此精度最高为±0.1‰左右。因此将输出调配电阻设计成厚膜电阻 形式,通过调试过程中的功能调,可以精准地达到输出电压的要求。
2.2.6 外贴元器件组装 使用自动贴装机将外贴的各种元件和接插件组装在电路基片 上,经过再流焊炉完成包括引出线等的焊接;对焊接完好的电路进 行各种功能和性能参数的测试;测试合格后,将电路按照要求进行 封装;对封装合格后的电路进行复测,合格后,将成品登记入库保 存。 2.3 厚膜混合集成电路工艺改进 根据厚膜混合集成 DC/DC 电源散热的影响因素,在厚膜混合 集成 DC/DC 电源结构设计中,可以利用外表涂黑、外壳拉槽或者是 设计适当的安装孔位加装散热器等方法来提高电源外壳本身的导 热和热辐射能力,从而进一步降低温升,提高其散热性能。 在应用厚膜混合集成技术制造厚膜电路时,可以选择基板材 料、电路热设计、控制成膜厚度等方面进行改进。 在选择基板材料时,可以选择氧化铍、氧化铝等热导率较高的 基板,对于大功率的厚膜混合集成电路须均匀分布大功率器件,器 件与基片的边缘应保持一定的距离,同时功率管的背面须加装散热 垫片或增大焊盘设计;基片可以采用锡焊烧结的方式合片,采用真 空烧结来严格控制烧结的空洞;加大功率电阻的设计面积,同时须 注意大面积烧结时相邻材料的膨胀系数,应保证膨胀系数相匹配; 在选择电路元器件时,为了尽可能地改善电源内部热损耗,所使用 的元器件的性能可靠性必须满足产品任务的要求,采用降额设计。 应优先采用符合国标、国军标或专业标准的电子元器件。 厚膜混合集成电路的膜厚对成膜的质量及成膜基板各种性能 都有很大的影响,金导带膜层太薄,会造成附着力的下降,键合强度 减低,容易引起失效,且对整体电源的散热不利;钯银导带膜层过 薄,引起方阻增大,附着力和抗焊料浸蚀性能的下降,进而引起膜基 板的脱落及电性能变化。在制作介质层时,膜层应当尽量增厚(一般 在 20 微米左右),以增大击穿强度,提高绝缘电阻,但也不可过厚, 以免形成局部隆起,影响电路的外观和性能。丝网胶膜的厚度直接 影响着印刷层的厚度,混合集成电路的膜厚会随着掩膜厚度的增加 而增加,因此,在工艺的过程中,应当根据不同的膜层来选择不同的 乳胶厚度,通常是以背电极大于介质和导体大于电阻、玻璃的原则 进行确定。
2. 分布式电源对配电网的影响 任何影响都可分为积极影响和消极影响两大类。文章将对分布 式电源对配电网的影响从电压、网损和继电保护装置分别做诠释。 2.1 分布式电源对电压的影响。积极方面表现在:众所周知,传 统配电网一般呈辐射状。在配电网稳态运行状况下,电压沿馈线的 潮流方向逐渐降低。在接入分布式电源之后,分布式电源的位置及 总容量的大小,决定了沿馈线的各负荷节点处的电压被抬高多少。 由此,分布式电源可以很好的弥补主线电源在电力传输过程中所损 耗的电压,因而能更好的满足用户的需求。消极方面则表现在:正所 谓“成也萧何败萧何”,分布式电源对电网的影响的消极方面亦如 此。传统配电网中,系统电压波动主要是由有功、无功负荷随时间变 化所引起的。如果负荷集中在系统末端附近,电压的波动会更大。 分布式电源按入主配电网后,会影响系统电压的波动,使其增大或 减小,且较难控制,所以这类分布式电源很难与当地的负荷协调运 行,此时分布式电源将可能增大系统电压的波动。从而,影响终端客 户的使用要求。 2.2 分布式电源对网损的影响。由于主配电网在电力传输过程 中随着距离的增长而电力在一定程度上遭到耗损。因此,分布式电 源的介入有效的补充了这一主配电网电力的损耗。在一定程度上很 好的满足了终端用户的要求。在技术上,分布式电源对配电网网损 的功效可按照分布式电源与各个节点负荷量之间的关系可分为三 种:即系统中每个节点的负荷量都大于或等于该节点的分布式电源 输出量,分布式电源将会对配电网有减少损耗的作用;系统中至少 有一个节点的分布式电源输出量大于该节点勺负荷量,但整个系统 分布式电源的输出量小于系统中的总负荷量,分布式电源有可能会 使配电网中某些线路的损耗增加;系统中至少有一个节点的分御式 电源输出量大于该节点的负荷量,且整个系统分布式电源的输出量 大于系统中的总负荷量。若分布式电源的总输出量小于总负荷量的 两倍,否则,整个配电网中的系统损耗将会比不带分布式电源时还 多。 分布式光伏电源接入配电网后,配电线路的电压分布和潮流分 布都将发生变化,以第段线路为例,负荷模型采用恒功率模型,其模 型如图 2。根据该模型便能准确的计算出分布式电源对配电网网损
图 1 美国采用分布式电源的能源试验场
分析分布式电源的并网形式是研究分布式电源并刚运行对配
电网影响的基础。因此,必须对分布式电源的种类进行梳理分析。到 目前 为止 ,分布 式电 源 主要 包括 如下 几 种:微 型燃 气 机 、风 力 发 电 机、太阳能和燃电池。微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热 力发电机;风力发电机原理比较简单,风轮在力的作用下旋转,它把 风的动能转变为风轮轴的机械能,然后发电机在风轮轴的带动下旋 转发电;太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池,太阳能电池 发电的原理是光牛伏打效应;燃料电池(Fuel Cen )是一种在等温状 态中直接将化学能转变为直流电能的电化学装置。在前面介绍的几 种主要的分布式电源中,微型燃气轮机、太阳能光伏发电、燃料电池 及小部分的风力发电都是通过电力电子装置与电网连接:风力发电 (大部分)是直接与电网连接的。

参考文献: [1] 罗俊,秦国林.厚膜混合集成电路可靠性技术[J].微电子学, 2011,(1). [2] 李燕,王玲.厚膜混合集成电容式加速度计[J].微计算机信 息,2010,(4). [3] 叶臻臻.一种新型粘结胶在厚膜混合集成电路中的推广应用 [J].混合微电子技术,2010,(2). [4] 何汉波,潘英.工艺因素对厚膜电阻器性能的影响[J].混合微 电子技术,2008,(4). [5] 林庄,赵隆冬.一种小体积多路输出开关电源的设计[J].混合 微电子技术,2009,(1).

◇电源与电流◇
2013 年第 03 期
的影响状况。
图 2 配电网第 K 线路节点 i 接入分布式电源光伏电源模型图
2.3 分布式电源对继电保护装置的影响。为了运行的简单、方 便,分配式电源对过流保护进行整定,大多数配电网都采用放射性 结构。分布式电源的接入,将会改变这些放射性的网络结构,系统潮 流可能就不是简单地从变电站母线流向各负载。因此,分布式电源 的接入对继电保护装置的影响是较大的,其影响如下:系统发生故 障时流过馈线继电器的电流可能因为分布式电源产生的故障电流 而减小,从而造成继电保护装置的失效;分布式电源的接入,使相邻 馈线的故障可能使没有故障的馈线的继电保护动作;改变配电系统 的故障水平。分布式电源的种类和数量决定了配电系统的故障水 平。如果故障水平提高了,那么相应的开关设备也要更新升级,故障 水平的降低也会过流保护带来新的问题。如果分布式电源的容量在 某配电区域占的比重比较大,则要对保护装置进行升级,提高断路
● 参考文献:
[1] 刘泊辰:分布式电源对配电网保护的影响[J].电气技术 2012 年第 1 期.
[2] 陈浩:分布式电源对配电网网损影响的研究[J].电力与能源 2011 年第 1 期.
[3] 陈昌:浅谈分布式电源的接入对配电网的影响[J].科技风 2012 年第 23 期.
结语: 厚膜 DC/DC 电源的基板材料和厚度以及外壳材料对电源的散 热性能有着直接的影响,导热系数大的外壳和基板材料能够有效地 降低器件的中心温度,芯片的温度同时也随着基板厚度的增加而减 低,且降幅逐渐趋于平衡,因此,在设计电源时,应选用热导系数大 的基板材料和外壳材料,同时考虑到经济及工艺因素,基板的厚度 也不宜太厚,一般选择在 0.6 ̄1.0mm 为最宜。 电

器的容量。总之,分布式电源对继电保护装置提出了新的挑战。 结论 经过上述分析,可以得知由于分布式发电技术的多样性、复杂
性使得并网运行的难度增加,而单个并网的分布式电源容易对附近 用户的电能质量造成影响,也难于对能源的综合优化利用。综上所 述,分布式发电技术、现有的电网技术阻碍着分布式电源的广泛应 用。此外,鉴于分布式电源可以充分利用各地的可再生能源,但是其 接入后对现有的电力系统的安全稳定运行提出了新的挑战。因此, 为更为充分的利用分布式电源,解决分布式电源与配电网如何有效 的并接的技术难题是当前电力技术人员的当务之急。电
【关键词】分布式电源;配电网;保护;电压;网损
随着时代的发展,能源问题日益成为当今各国所关注的重点问 题之一。此外,自 20 世纪 70 年代以来,可持续发展的理念不断深入 人心。因此,世界各国政府都大力鼓励发展节能技术和可再生能源 发电技术以解决能源紧缺和环境污染问题。在传统的电力能源领 域,分布式电源技术正是在此时代背景之下方才成为电力系统内研 究的新宠。另一方面,传统电力系统主要以集中发电、远距离输电和 大电网互联为主要特征。但是,随着时代的不断进步,传统电力系统 亦日益不能跟上时代发展的步伐。因此,分布式电源应运而生。通过 上述描述,我们可以发现分布式电源是大电网系统的有效补充,二 者的结合既能节省投资,降低能耗,又能提高系统安全性和灵活性。 此外,分布式电源在电网崩溃和意外灾害的突发情况下,仍可以维 持重要用户的供电。因而具有较大的推广价值。文章主要通过三方 面对分布式电源对配电网的影响做具体论述,即电压、网损和继电 保护装置。
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