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1、最新整理浅谈新能源接入对智能配电网的影响摘 要：智能电wang的核心内容之一是解决各种新能源的接入问 题。风能、光伏、电动车充电站等新能源发、用电存在间歇性、波动性强，接入电wang技术性能差和对电wang注入谐波等一系歹U问题。本文主要介绍了风力、 光伏发电、电动车充电站接入电 wang后对配电wang的影响，希望可以通过建立 智能配电wang的模型，深入研究分析新能源供用电接入对智能配电wang的综合影响，实现对配电wang各组件的监控和最优供用电组合。关键词：新能源 智能配电wang风力发电 光伏发电 电动车充电站近年来,世界范围内能源危机日益加剧，能源的开采和使用加速了人类 生存环境的
2、恶化。人类必须在有限资源和环境保护要求的双重制约下发展经济。 因此,作为一次能源的最大使用者，电力行业综合利用各种新能源具有非常重要 的意义。与此同时，以集中发电、远距离输电和大电wang互联为主要特性的电力 系统的弊端12也日益呈现，如技术复杂、不能灵活跟踪负荷的变化、局部的 偶然事故极易扩散，导致大面积停电等等。因此，各国不约而同的地提出要建设灵 活、活洁、安全、经济、友好的智能电wang，将具有智能电wang视为未来电wang 的发展方向，我国也提出了建设坚强智能电 wang的战略部署。我国新能源近年发 展迅速。截至20xx年底，风力发电总装机容量超过 2500万kW，光伏发电也已达 2
3、9万kW3。于新能源发电具有随机性、波动性和间歇性，其接入电wang会影 响电力系统的安全稳定运行。同时，在政府对电动车产业的大力推动下，我国电动 车发展迅速，电动车的充电行为也具有随机性、间歇性，并且于其充电过程中使 用整流装置，将会给配电wang带来较大的影响。1新能源发电技术及其对智能配电 wang的影响在可再生能源中，光伏发电和风力发电发展最快，世界各国都将其作为 重要的发展方向。新能源的转换、利用和并 wang运行技术，是世界各国智能电 wang技术的研究焦点。1 . 1 风力发电简介风力发电是目前新能源开发中技术最成熟、最具规模化商业开发前景的 发电方式。风力发电是利用天然风吹转叶
4、片，带动发电机转子旋转发电。其运行 方式可分为独立运行、并 wang运行、与其它发电方式互补运行如与柴油机组、 与太阳能光伏发电、与燃料电池发电方式等互补等4 o除大型风电场外，人们正 在研究各种微型风力发电技术。据报道，一个英国、德国和荷兰联合组成的项目 已经设计了一幢能利用风力发电的写字楼5。大楼呈“双塔”结构，装有3组巨 大的涡轮桨叶；两座主楼体的截面都是弧形的，能将风挤向中间，形成“风口”， 提高风扇的工作效率。在3组涡轮桨叶同时工作时，所产生的电能至少能满足大 楼20%勺用电需求，但建造成本昂贵。随着技术的发展成熟，如果风电大楼可以在 城市推广，它将有望改变城市的供电结构。1 . 2
5、 光伏发电简介光伏发电是应用太阳电池在受到太阳光照时产生光伏效应，将太阳能转变为直流电能，主要 光伏阵列、传感器、储能型蓄电池和充放电控制器、 升压电 路、逆变器、滤波器和系统控制器等组成。光伏发电具有无噪声、无污染、能量 随处可得、不受地域限制、不消耗燃料、运行成本低、建设周期短、规模设计自 度大、可就地使用等优点。国际上利用太阳能光伏发电主要有独立光伏发电系统、 联wang光伏发电系统、屋顶发电三类2。目前，我国光伏电池年产量已突破 200 万kW，居世界第一，但光伏发电安装量还不到世界总量的1%，与生产大国的地位相差其远。制约其发展的主要因素是并 wang成本过高。1 . 3 新能源发电
6、接入对电wang的影响新能源发电的目的是增加电力系统的电量，减少电力系统对一次能源的 消耗。新能源发电具有间歇性、随机性、可调度性差的特点。目前 ，新能源的接 入主要分可离wang蓄电、并wang发电及两者混合系统三类6。在电wang接纳 能力不足的情况下，新能源发电并wang会给电力系统带来一些不利影响，存在的 主要问题在众多文献中均有描述，现总结如下。(1)对电能质量的影响。风力发电和光伏发电受天气影响均具有间歇性和波动性特点，且一般配有整流-逆变设备和大量的电力电子设备，会产生一定的谐波和直流分量。谐波电 流注入电力系统后，会引起电wang电压畸变，影响电能质量，造成测量仪表不准确、加重
7、负荷，还会造成电力系统继电保护、自动装置误动作，影响电力系统安全 运行。于其并wang电量随机波动较大、可调节性差,并wang时会产生较大的冲 击电流，从而会引起电wang频率偏差、电压波动与闪变，引起馈线中的潮流发生 变化，进而影响稳态电压分布和无功特性，使电wang的不可控性和调峰容量余度 增大6。新能源发电单元的频繁启动会使配电线路的负荷潮流变化大,从而加大了电压调整的难度。于发电设备采用大量的电力电子装置，电压的调节和的控制 方式也与传统电wang方式有很大不同。虽然一般新能源的发电装置上装有逆功 率继电器，正常运行时不会向电 wang注入功率，但当配电系统发生故障时，短路 瞬间会有电
8、流注入电wang，增加配电wang开关电流，可能使配电wang的开关短 路电流超标，影响电wang安全运行。对wang损的影响。新能源接入配电wang后，配电系统将 原有的单电源辐射式wang变为 用户互联和多电弱环 wang络1。电wang的分布形式将发生根本性的变化，负荷 大小和方向都很难预测。这使得wang损不但与负载等因素有关，还与系统连接的 电源具体位置和容量大小密切相关。(3)对配电wang系统的实时监控的影响。现行的配电wang是一个无源的放射形电wang信息采集、开关的操作、 能源的调度等相应比较简单，其实施监测、控制和高度是供电部门统一来执行的。新能源的接入使此过程复杂化，特
9、别需要对新能源接入后可能出现的“孤岛” 现象进行监测预防。当新能源的本电wang与主配电wang分离后，仍继续向所在 的独立配电wang输电，就会形成“孤岛”现象。孤岛中的电压和频率不受电 wang 控制，如果电压和频率超出允许的范围，可能会对用户设备造成损坏；如果负载容量大于孤岛中逆变器容量，会使逆变器过载，可能会烧毁逆变器。同时，会对 检修人员造成危险；如果对孤岛进行重合闸操作，会导致该线路再次跳闸，而且 负荷可能出现供需不平衡，将严重损害电能质量，从而降低配电wang的供电可靠性。并wang标准。目前，我国还没有统一的关于新能源发电的并 wang标准，关于大中型新 能源发电并wang对电
10、力系统安全稳定性、电能质量、电wang调度和运行等的影 响因素，以及电wang接纳能力等方面的技术问题尚没有确切定论，对接入系统的 有功/无功控制能力、电能质量及低电压穿越能力等的检测手段也不完善，包括对 控制器、逆变器、输配电设备、双向计量设备及系统安全性方面的检测。随着大 中型新能源并wang系统的发展，对电wang的接纳能力、电量调度运行、配套政 策等方面会提出新的要求。2电动车充电设备及其对智能配电 wang的影响2.1电动车充电设备简介目前新能源汽车主要有替代燃料汽车、电动汽车、燃料电池汽车三种。电动汽车在环保、活洁、节能等方面有明显优势，成为了当代汽车的主要发展方向，是最有潜力的交
11、通工具。电动车能源供给装置对于电动车产业而言是不可缺 少的重要设备，主要包括直流充电机和交流充电桩两种形式。直流充电机功率较 大，充电时间短，体积较大，用于大规模的充电站内。交流充电桩一般功率较少，充电时间较大，体积小，占地少。电动车充电模式7主要有三种：常规充电、快速 充电和更换电池组。常规充电一般需要 8h12h，甚至更长，通常在晚间进行。 快速充电采用大电流，可在车辆运行间隙进行，但会对电wang产生有害影响。更 换电池组模式需要实现对电池和车辆专业化快速分离 ，只适用于充电站。2.2 电动车充电设备对智能配电 wang的影响(1) 对电能质量的影响。电动车直流充电机采用电力电子技术、整
12、流装置等非线性设备 ，在实际 使用过程中不可避免的产生谐波和无功电流 ，从而影响电能质量。文献710 都对充电设备的谐波影响作了详细的研究与分析。(2) 对配电wang的其他影响。电动车采用白天行驶、夜间充电的运行方式，有利于电wang的峰谷平衡, 改善电wang负荷特点，减少为维持电wang低负荷运转而引起的调峰费用。不过 也要看到，当现存的电力系统容量已经充分利用，且电动汽车在电力系统非低谷 用电期充电时，额外的电流需求就不可避免地使系统过载，使其他用电设施受到影响。如果采用增加系统容量的方式就需要增加基础投入，增加了电wang的剩余容量，资源利用率相应下降。3结语与展望随着微wang物联
13、wang技术、微型风力发电和光伏发电并 wang技术 以及新型滤波充电桩技术越来越成熟，未来的智能配电 wang必须可以兼容新能 源，实现负荷侧的交互，支持多元化电源的灵活接入和方便使用。首先，智能配电wang可以利用太阳能光伏发电和微型风力发电不受地域限制的特点，实现新能源的即插即用，建立微型发wang系统，组成微型电wang，实现自发自用。所谓即 插即用是指在配电wang低压侧（或用户侧）自行组wang或并wang，智能控制器 自动控制组wang或并wang条件，当满足组wang或并wang条件时自动组wang 或并wang，反之，则随时脱wanc该方式无需建配电站，可降低附加的配电成本，
14、并减少接入点配电wang中的传输功率，增加输配电wang的输电裕度，减轻输配电 wang过负荷压力，提高末端电压和系统对电压的调节性能，减少线路损耗。文献11 提出将不同容量的分布式电源和电动汽车储能设备即插即用式接入，通过收取过wang服务费，可增加供电企业收入。其次，电动车特别是电动汽车产业虽然发展迅速，但普及率仍不高。文献12 也提出了以纯电动汽车替代燃油汽车，很可能是减少了石油进口 ，但却要增加煤炭进口，不能从根本上提高我国能源的安全性，并认为目前不是电动汽车发 展的最佳时期，此时建立大型的充电站可能会造成资源浪费。因此，可以考虑在居民小区、大型企事业单位内设立小规模电动车充电站，为电动车提供充电服务。最后，智能配电wang还应包括数据自动采集应用与信息的双向传输。通过自动采集配电wang的相关数据如供用电量、电压、电流、谐波等进行监控分析，从而实 现对智能配电wang的实时监控。综上，智能配电wang应至少包括新能源（供、用）接入功能、双向通信wang功能、数据自动采集应用功能。目前江门供电局已经建立了一个包括上述功能的智能配电 wang模型，以便进一步研究分析新能源供 用电接入对智能配电wang的综合影响，实现对配电wang各组件的监控和最优供 用电组合。
