分布式发电及其并网技术综述_刘杨华(2)

无论是具体的分布式发电并网规划设计还是其优化方法或经济技术评估，目前都还有待于实际生产调度的实践检验。

4 含分布式发电的系统分析与运行控制

电力系统分析离不开潮流计算和动态仿真，建立恰当的模型是获得有效结果的保证。分布式电源多种多样，因此需要根本不同电源的不同特点建立相应的模型。文献[28]建立了风电场的发电可靠性模型，文献[29-32]分析了微型燃汽轮机、风力发电、燃料电池、光伏电池各种分布式电源的特性，建立了相应的动态模型。分布式电源供电分析往往还需考虑不同运行情况下的不确定性。文献[33]将多分布式电源的配址和接入与否以及注入容量等作为随机参数，植入平衡方程用牛顿–拉夫逊法进行潮

流计算，并用蒙特卡罗仿真研究各种运行情况下的不确定性。

研究表明，分布式电源的不同发电形式及其控制条件对并网大系统的暂态稳定影响不同[34-38]。文献[38]指出异步机对配电网暂态稳定的的影响不大，同步机会降低配电系统的暂态稳定性，换流器的电压频率可控能力决定系统的功角振荡，在电压频率不可控换流故障的情况下，孤岛运行可减少大电网同步机的超速转动，但会造成系统部分节点电压偏低。分布式电源接入功率不同，网络及发电机的运行状况不同，与控制器之间的相互作用就不同；分布式发电机的暂态稳定性可能会影响供电质量和输电系统的安全稳定；分布式发电机的小转动惯量也可能会潜在地影响到大系统的稳定性，如小干扰稳定[34]等，因此系统需要强健的发电机[35]和相应的控制器[36-38]。通过控制三相逆变器分布式电源的输出的无功功率，可起到静止无功补偿的作用。文献[36]发现定电压控制能更好地抑制电压波动；而无功控制则可使并网快速进入稳定运行状态。

分布式发电并网时，要保证系统安全可靠运行，同时也要考虑市场条件下的经济效益。文献[39]提出的对单独信道进行分析与设计虽然可以明确系统的动态稳定情况，但是未考虑由此带来的巨额成本的增加。文献[40]提出将分布式电源分别经换流器统一转变成直流后再统一换流连接到电网，虽然从理论上可确保系统的稳定性，但未考虑换流器的效率和利用率等成本问题，仅当电源分布集中且具有同时性时，方案具有一定的可行性，不能充分发挥地域分散的分布式电源能源互补的经济优势。

随着分布式发电的广泛应用，大比例分布式电源的联网可能带来大系统电网功角、电压、频率稳定等问题。文献[41]指出大规模接入风电可能出现电网传输功率越限、短路容量增加，而电网暂态稳定性取决于电网拓扑结构及运行方式。文献[42]对含有大量燃料电池和微气轮机的配电网进行了时域仿真，指出可加大阻尼、减小机组间的功角差有助于提高系统稳定性，但文中只考虑了静态的各种组合，未计及市场条件下的动态调度。

5 孤岛检测及紧急控制与继电保护研究

并网运行的DGRs在发生大电网故障等情况时，与大电网断开并继续向本地负载供电、独立运行的情况称为孤岛运行[43-46]。出于用电安全和用电质量的考虑，须迅速检测出孤岛，对分离系统部分

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和孤岛采取相应的调控措施，至系统故障消除后再恢复并网运行。

孤岛检测方法大致可分为主动检测和被动检测2类。被动检测有过/欠电压、频率检测、电压谐波检测等，往往存在检测盲区[44-46]。在被动检测的基础上加上人为扰动即进一步发展为主动检测法，如输出功率变化测量法、无功补偿方法[45]、电压前馈正反馈扰动检测法[46]等虽逐渐避免了检测盲区，仍存在其它缺点：输出功率变化测量法由于可再生能源分布式发电输出功率本身存在一定的随机波动性(如光伏电池受光照强度变化的影响，风力发电受风力强度和风速等的影响)，人为加入功率扰动会进一步降低逆变系统的效率。主动检测法往往还存在控制算法复杂或输出谐波较大等问题，这有待进一步改进。

电网发生紧急故障时需切除负荷保持系统稳定，传统作法是保持分布式电源附近重要负荷的供电。当配电系统中存在多个分布式电源时，负荷的切除和孤岛的划分选择存在优化问题[47-48]。文献 [47]认为分布式电源联网运行和孤岛运行时应当分别采用静、动态不同的模型，并用离散化方法将动态模型的微分方程转化为代数方程，以求解多分布式电源系统切负荷的非线性优化问题。文献[37]提出采用带滤除谐波的强电压控制孤岛运行模式，在联网运行模式下放松功率控制，在保证非线性负荷为正弦波的同时实现了利用控制技术(包括离散电流控制、定电压自动跟踪控制、有功功率和无功功率控制)解决孤岛运行和联网运行的无缝切换问题，但分析系统较为简单，只考虑了单一的分布式电源和非线性负载。

含分布式发电的配电网结构以及配电网中短路电流的大小、流向及分布发生根本性的变化，使得配电网各种保护也将随之发生深刻变化。为保证含分布式电源的配电网在故障消除后能及时智能地恢复供电[49-50]，含分布式电源的配电网对继电保护和控制提出了新的要求。文献[51]指出分布式电源的加入可能使保护失去选择性，有必要加装方向元件。文献[52]指出了反孤岛同步检测判断时间与自动重合时间之间的矛盾。文献[53]提出利用通信线路转换保护配置的逻辑程序来实现远程遥控的新保护逻辑的继电保护方案。文献[54]提出利用电抗器高阻抗值的特性限制分布式电源提供的短路电流，有效解决了分布式电源与保护之间的协调性问题。要使已有的继电保护系统有效保护分布式电源大量并网的配电系统，还有许多经济技术方面的

问题需要解决。

6 分布式发电及其并网技术的发展方向

与分布式发电及其并网技术相关的研究还有很多，如系统电能质量分析[55]、技术评价指标综合评价[56]、分布式电源随机运行对电网供电的贡献分析[57]以及市场经济宏观战略[58-59]等。

本文认为要发挥可持续发展电力能源分布式发电的联网效益，未来分布式发电及其并网技术需在以下方面加强研究：①加大可再生能电源及接口的研发和应用，降低分布式发电成本；②加强仿真分析，优化设计与控制运行，提高分布式发电系统的配置能效；③使系统运行监控与调度智能化、决策灵活多样化，建立专家库，配合继电保护与紧急控制，增强系统的稳定性；④提高负荷预测的准确性，加强用户需求侧管理，协调分布式发电运营；⑤完善分布式电源并网接口的控制，加强谐波治理，优化电能质量，辅助提高系统稳定性；⑥建立完善的分布式发电的市场体系，制定相应的法律、法规和管理政策，以促进分布式发电商的积极性；⑦从经济效益、技术、环保、节能等多方面进行综合量化评估。

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