1、新的電網結構和市場規范下的分布式電源并網【摘要】本文討論了傳統的電力系統在向電力市場及智能電網的過度過程中，分布式電源并網對配電操作系統的靈活性所提出的新的要求及其所面臨的挑戰。基于歐洲的分布式發電實例，主要提出了分布式電源并網的基本框架、網絡管理問題（包括經營方案，對分布式系統操作的沖擊和分布式電源調度與經濟性）、分布式堵塞管理，同時分析了分布式電源并網給電網造成的實際影響。【關鍵詞】分布式電源；管理方案;智能電網；安全可靠性0前言由于分布式發電（DG）、需求響應（DR）以及可再生能源（RES）已經成為目前電力系統總的裝機容量中重要的一部分，系統控制中心及市場規則面臨的如何妥善處理和整合這些

2、新增的數量不確定的能源的挑戰口。盡管大部分的智能電網下的分布式電源是按照配網水平設計，但他們在電網的經濟、可靠運行及市場正常運作發揮著關鍵的作用。這是一種相對較晚出現的現象，而且隨著電網運行中各種新的問題的出現，相關的規則也不斷的做出調整。在歐洲，一個典型的案例就是隨著風電廠故障穿越能力在西班牙立法機構制定的稅收刺激下的提升，以前的相關標準一下站到了新的需求的對立面2。總的來說，分布式電源所帶來的沖擊仍需要在日常運行中慢慢去發現，畢竟運行中遇到的問題、價格機制、獎勵制度、排放標準、燃料價格等等都會直接影響到分布式電源的裝機計劃。本文主要從電網管理的觀點和能源市場的目標，對分布式電源的并網以及逐

3、漸減少的分布式電源造成的局部的和整體的供電間歇問題進行闡述。1分布式電源并網的基本框架以歐洲為例，歐洲電力市場框架及電力系統分布式電源規劃的目標是為各個分散的分布式電源提供一個系統的接口。該接口通過連接各個電力的生產者和消費者來確保配電網對電能的接受和供應的雙重通道，并最終使得客戶與其他市場連接。從運行的角度講，不連續的電源（如風電）可能為網絡、電能平衡和電能質量等方面造成不好的影響。解決該類問題的方法就是在電力系統中增加儲能設備、提高供電的靈活性以減少不規律的供鄲口負荷波動所帶來的影響，同時提高電力消費的靈活性。整合這些擁有不同特征的資源對增加分布式電源在大的電力系統及能量市場上的商業價值有

4、著巨大的意義。要解決電網和市場模式、新的整合和互通性需求以及識別系統的難題，功能和操作性至關重要。因此，分布式電源并網框架主要反映電力系統的四個方面：規范與可操作性、物理性質與商業價值，如圖1所示：圖1分布式電源并網的框架形態2網絡管理問題基于分布式電源的網絡管理能通過如下三個方面有效評估：1)經營方案,2)分布式系統操作管理，3)系統經濟策略。2.1 經營方案分布式電源為優化程序的安排引入了新的限制，尤其是對需求側管理(DSM)的規劃模擬，它面臨著協調系統中不同類型的設備：空調、熱水器、熱量存儲、家用電池、電動交通、電氣化空間加熱器、冷柜等。這種方法可能導致更復雜的管理及超預期的斷開更多用戶

5、并給大量用戶帶來不必要的影響，或者是選擇性的斷開一部分超預期的用戶以至于增加了不必要的經濟賠及儀表數據的管理(MDM )工具償。為了防止該類事情的發生，對預想事件的高質量的仿真及對負荷模型的模擬就常必要了。高質量的仿真需要有關可控設備的電能消耗情況的詳細要來處理采集得到的數據。其中包括分布式管理系統離線工具，比如負荷預測。另外，分布式電源在配電網中的高滲透率也為繼電保護的時間設定增加了難度。這是因為不可預計的分布式發電廠的操作可能需要更加復雜的繼電保護解決方案，比如自動控制系統、自動重合閘等。將分布式電源的保護系統的動作信號轉化成電壓上的波動和間斷在電壓波動較頻繁的網絡中顯得尤其重要，因為安裝

6、有基于自動重合閘程序保護系統的網絡的電壓波動比較頻繁。由于分布式電廠對網絡電壓有著一定的影響，導致網絡電壓控制變得更加復雜。基于變壓器檔位自動調整和電容器自動投切的綜合電壓控制程序將取得顯著的改進3。2.2 對分布式系統操作的沖擊通信、監視、測量、分析以及信息技術連接是有效的實時網絡操作系統的核心組件。尤其是對整合了各種不同電源的智能電網。可以認為分布式電源從兩個方面影響電能質量。一方面，很多設備對電能質量的波動十分敏感，這些設備非常昂貴，而且設計之初沒有考慮到這些潛在的問題。另一方面，不同類型的分布式電源可能影響電網的電能質量。因此，分布式電源并網對電網運行可能是積極的也可能是消極的，其主要

7、決定因素是：是針對有功無功損耗的基礎補償還是僅僅是在緊急情況下為提高電能質量的補償。自動控制的分布式電源可以用來管理和維持饋線的電壓、以及在有發電機退出時作為儲備容量來調整頻率。總而言之，電能質量對于用戶而言比對電網而言要更加重要。因此，不管是對分布式的電能使用者而言，還是對于分布式的電能生產者而言，都需要對電能質量的準確結果，對電壓水平、電壓閃絡、電壓波動的測量最好是長期持續的。有些類型的分布式發電廠，尤其是定速風力發電廠,其輸出不穩定從而導致照明用的燈泡會有明顯的閃爍。閃爍的嚴重性可能需要到現場去測量。分布式電源還可能產生無功補償，從而導置需要致諧振使得諧波被放大。保險絲熔斷或者是用戶端負

8、荷不平衡或者是網絡元件產生的被迅速監測到以避免造成遠端的故障或者是分布式電源的保護跳閘。提前隔離管理能力可以被提高網絡的自愈能力，分布式發電廠通常使用這個辦法為孤島上的重要用戶提供用電保障。然而作為孤島的分布式電源通常為了監控的目的需要對系統的基頻進行測量。大容量分布式發電廠的短路故障需要得到特別的關注，因為其短路電流會與具有多個電壓等級的網絡有著明顯的區別。沒有必要為大量的小的分布式發電單位安裝特別的電能質量監控設備，盡管即使是小的分布式發電單位一直要求安裝這種監控設備。另一方面，如果是為了匯總或者合作調度的需要，通信設備是必須的，比如虛擬發電廠（VPPs）02.3 分布式電源調度與經濟性分

9、布式電源并網的一個重要目標就是跟每個市場參與者一樣需要讓其獲得足夠的回報或者是通過補貼使其有利可圖。在傳統的、集中式的方法中，致力于將整個電網看作一個集中發電、集中傳輸的系統的優化，而往往忽視了分布式電源的潛力。隨著越來越多的分布式電源并網，分布式的優化制度必須被逐漸引入。如果沒有足夠的優化單元，那么分布式的優化是無法高效的工作的。因此，一種集中優化的方法可能對僅僅有少量的分布式電源單位的局部網絡而言更加有效。對于熱電聯合發電的操作優化而言,必須充分考慮熱的儲存和使用，同時還需要考慮電、熱的生產以及電力市場和本身電能的使用，另外對電能和熱能的分配網絡的限制也必須給予考慮4。競爭的市場中分布式電

10、源組合或者虛擬發電廠的實際貿易和優化操作是非常復雜的（圖2）。它需要考慮很多的因素，比如：不同合同類型、短期的交易、電力價格波動、燃料市場價格的波動、平衡及失調的資源供應，電、熱不確定的生產與消費、計量等等。圖2分布式電源互聯的交易和優化操作所有這些因素都會影響到分布式電源單元的操作和優化。其對能源的交易以及其互聯的影響在上面的例子中都已經介紹過了。3分布式堵塞管理在電力市場中，堵塞管理是對系統的安全可靠非常重要的問題。對于這樣的操作，配電系統的負荷往往在電力系統中的一個公共耦合節點處當著一個整體負荷。我們都知道，在某些情況下，負載需求控制可能比逐級控制對減輕堵塞要更加有效5。如果在配電網中變

11、電站或者線路的容量處在一個比較危險的程度，那么在網絡操作時必須要考慮減輕負載以緩解系統的壓力。而避免配網堵塞的更好的辦法就是錯峰。如果分布式電源設備能夠成為網絡運營商的重要工具，而且其操作靈活性在協調的方法中能夠得到充分的利用，那么在協調過程中，在負荷低谷期間，會充分利用其電能消耗的特點，而在負荷高峰時間里，則會充分利用其電能生產的特點。利用智能的數據庫管理軟件，通過電網自動化設備例如調整高壓/中壓變壓器檔位、電容器、SCADA控制的變檔設備、智能測量等辦法來對電網負荷進行削峰處理，這些手段都已經包含在需求側控制里面。數據庫的相關程序提供了比如電網的重新配置、有功無功的優化控制、輕寸降低電壓、

12、通過對空調或者抽水蓄能的負荷管理來進行削峰，以及最終的緊急減負荷等方4分布式電源并網給電網運行造成影響的例子有一些積極的因素提高了分布式電源在智能電網和能源市場中的地位，而這些積極的因素也在最近的歐洲的一些規章制度中得到了體現。考慮了堵塞管理的初次現場試驗是在荷蘭進行的，試驗中引入了熱電聯合發電集，該集可看成是一個包含了多個熱電聯合發電的虛擬發電廠。如此來演示其對局部的高峰負荷時熱電聯合發電集接入對低壓電網的調節效果，現場試驗10個斤特林基地的熱電聯合發電集。通過這種方法，虛擬電廠支持了當地的分布式網絡運行(DNO)以延遲網絡基礎設備的建設。盡管不是所有的熱電聯合發電集都在試驗現場接入了同一低

13、電壓電纜，但是在試驗中設定其接入了同一變電站(含有一個低電壓變中電壓的變壓器)。很明顯，現場試驗實際上是在民屋里對熱電聯合發電集進行控制6。最近歐盟合作基金工程也有眾多發現，比如分布式網絡、固定的分布式電源、SUSTELNEL微型網絡、FENIX、DISPOWER等，這些工程都有助于人們獲得分布式電源并網的認識和相關市場模式的解決方案。5結論配電網中分布式電源的引入與電力系統的一些方面相抵觸，并對配網公司的一些部門造成了影響。分布式電網是智能電網中重要的組成部分，并對現在和將來的市場結構、運行可靠性等造成深遠的影響。對潛在的電力需求靈活性及分布式發電的合理利用將對歐盟改善可持續性、供應安全性以

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