供 用 电第26卷第3期
邱宇晨，张 勇，崔蓓蓓
(上海市电力公司，上海 201100)
摘 要：分布式电源有利于提高电网的可靠性，但也会给电网带来一定的影响。介绍了上海地区分布式电源的现状及发展，从电网调峰、电网供电质量、电网安全保障讨论了分布式电源对电网的影响，为分布式电源的发展提供技术参考。 关键词：分布式电源；电网；影响
中图分类号:TM91;TM715 文献标识码:B 文章编号:1006-6357(2009)03-4
A P reliminary Study on the Distributed G eneration and Its I nfluence on Sh angh ai Pow er N etw ork
Q IU Yuchen,Z HA N G Yong,CU I B eibei
(Shanghai Municipal Electric Power Company,Shanghai200025,Shanghai China)
Abstract:Distributed generation is beneficial to increasing power network reliability,but may bring certain influence on power network.The paper introduces the development and present status of distributed generation in Shanghai,the influence of distributed generation on the peak load regulation of power network,power supply quality and safety of the power network.It provides the reference for the development of distributed generation.
K ey w ords:distributed generation;power grid;influence
随着上海地区环境保护和节能减排的要求的提高，越来越多的分布式电源进入了规划、建设、投运阶段，认真研究上海地区分布式电源的现状、发展及其对电网的影响，对于保障上海电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。
分布式电源具有与大电网互补、可缓解电网供电紧张和可提高电网可靠性的优点。当大电网出现大面积停电事故时，具有特殊设计的分布式电源仍能保持正常运行，由此可提高整个电网供电的安全性和可靠性。但由于其小型化、分散式布置的特点，也给系统稳定、电网运行、调度管理带来一定的困难。
1 上海市分布式电源现状和发展趋势
上海市经济的快速发展，使能源消耗大幅增加。目前，上海市人均年能耗约为4.5t标准煤，而到2010年，可能会达到5.7t标准煤。因此，发展新能源，实现煤洁净技术、大力发展核能、生物质能，尤其是发展天然气(包括液化气)、风能和太阳能将成为上海中长期新能源的发展方向。
进入21世纪以来，上海市政府充分意识到了能源供应对上海经济建设和发展的重要作用，以可再生能源为主的分布式发电新技术，因其清洁环保和可持续发展特性获得了历史性的发展机遇。截止到2008年底，上海已建成投运了奉贤、南汇、崇明3个风电场，装机总容量39.4MW，建成2座并网型兆瓦级太阳能光伏电站(崇明前卫村)，以及若干个生物质能电站和以天然气为燃料的冷、热、电三联供机组，总装机容量为90MW。上海地区已投产和在建的分布式电源项目见表1。
表1 上海投产或在建的分布式电源统计表
能源类型项目数装机容量/kW容量占比/%
已投产
风力33940043.60
天然气1279728.82
太阳能22000 2.21
生物质能24100045.37
合计1990372100100在建
风力726400080140
天然气000100
太阳能35480 1.67
生物质能45886017.93
合计14328340100100
注：本表数据为至2008年底的数据。
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邱宇晨，等：上海地区分布式电源及其对电网影响初探
根据国家相关政策及规划，上海市将继续鼓励相关企业积极发展可再生能源及分布式供能系统。预
摆平就是水平
计至“十一五”期末，可再生能源发电装机总量将达411MW ，其中风力发电303MW ，太阳能光伏发电7.5MW ，生物质能发电100MW 。至“十二五”期末，可再生能源发电装机总量将达1050MW ，其中风力发电约900MW ，太阳能光伏发电约30MW ，生物质能发电约120MW 。至2020年末，可再生能源发电装机总量将达1800M W ，其中风力发电将达约1500M W ，太阳能光伏发电约150MW ，生物质能发电约150MW 。除此以外，以天然气为主的分布式冷、热、电三联供系统也将在上海得到充分推广及应用。
2 分布式电源对电网调峰的影响及其
对策
考虑到国家对可再生能源的优先调度策略以
及天然气冷、电三联供的用户自调节特性，分布式电源对系统电网往往会产生一定负面影响。
1)风力发电。由于风力发电原动力(风力)的不可控性，其电力输出特性是波动和间歇的，从电网角度看，不能将其作为稳定的调峰电源。反而，目前常规的做法是在进行调峰计算时，将其看作-50%的反调峰电源。因此，其对电网调峰会产生负面作用。
2)太阳能光伏发电。光伏发电方式的电力输出特性有一定规律可循，其电力输出能力基本按照季节变化，日电力输出遵循白天发电夜晚停机的规律，其对电网调峰有一定的益处。但是，考虑到其容量在整个上海电网中几乎小到可以忽略不计，因此其对电网调峰的益处也微乎其微。
3)生物质能发电。目前，上海的生物质能机组主要是垃圾电站，由于其燃烧的燃料(可燃垃圾)可储存，因此，这些电站的运行方式与常规电厂没有区别，这种分布发电方式对电网调峰是有益的。
4)天然气冷、热、电三联供发电。这种分布式发电大多不参与并网，其也不受统一调度，在全网负荷高峰时无法实现统一投入，而在全网负荷较低时却有可能自行投入运行，总体而言，其对电网电力高峰有一定的平抑作用，但对电力低谷的调峰有一定的负作用。
根据上述分析，并考虑到目前上海市上述分
布式发电总容量相对较小，我们在电力平衡中一
般不考虑分布式电源发电的供电能力，但将分布式电源的备用容量置入整个电网备用容量中统一考虑。然而，随着分布式发电容量的不断增长，对其供电、调峰能力和备用容量的考虑方式也应根据其变化作相应调整。
对于分布式电源对系统调峰的影响，可以根据不同机组容量结构，在整个电网范围内采取相应的电网
电源备用及调峰手段进行解决。
3 分布式电源对电网供电质量的影响及
天体营
其对策
由于分布式电源由用户根据自身需求而启动、停运。尤其是随着今后分布式电源数量的增多、总量的增大，当其并网后，可能会造成电网波动；某些分布式电源发电机组的频繁启动，会使线路上的潮流变化加大，由此增加了电网电压调整的压力。同时，由于一些分布式电源(太阳能光伏发电)中采用了电力电子技术，接入电网后同时也会将谐波注入电力系统，从而影响电网电能质量。
1)使电网频率变动。当发电量和负荷平衡打乱时，系统频率会发生变化。因此，分布式电源接入电网会使系统频率变化。其中以大型风电场接入时尤为突出。风电场对系统频率的影响程度取决与风电场容量占系统总容量的比例。当风电场容量在系统中所占的比例较大时，其输出功率的随机波动性对电网频率的影响会比较显著，将会影响到电网的电能质量和系统中其他一些频率敏感负荷的正常工作。这就要求地区电网首先考虑总体接纳风电的能力，使风电开发与电网建设协调发展。
2)使电网电压变动。分布式电源与电网连接产生的电压变动同样以大型风电场接入后的影响最为突出。风力发电对电网电压的影响主要有电压波动和闪变。风速变化、风机投切、风湍流等都会引起电
压波动和闪变，尤其是对于较为薄弱的电网，将导致突然的瞬间电压跌落，导致电网电压的波动以及风力发电机的频繁解列，从而会造成更大的电压波动和电量损失。
3)产生高次谐波。有些分布式电源(如太阳能光伏发电)中采用了直流—交流逆变器，这些逆变器也是高次谐波的产生源。太阳能光伏发电系
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邱宇晨，等：上海地区分布式电源及其对电网影响初探
统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流后并入电网，在将直流电能经逆变转换为交流电能的同时也产生了高次谐波。有些微型燃气轮机和某些风力发电机组也通过交流—直流—交流的方式把高频交流电转换成为工频交流与电网连接，由此也会产生高次谐波。
对于分布式电源对电能质量的影响可以通过采用新技术或控制不同电源的地区规划容量来限制其频率变动、电压波动和高次谐波对整个上海电网的影响。
4 分布式电源对电网安全保障的影响及其对策
分布式发电机组并网运行时，当其所发电力无法就地消化，就需送入上级电网消化，这对电力系统的故障行为和保护功能都会产生一定的影响，主要包括以下3个方面。
4.1 延迟用户恢复供电时间
当分布式电源内部故障、控制异常时，可以采用继电保护方案解列分布式电源，从而防止事故波及电力系统。同样，在电力系统事故时，也可以通过检测，解列分布式电源，防止事故扩大。但是，由于建设成本关系，一般具有分布式电源的用户是通过同一线路与系统进行受电或者送电连接的，在外部系统发生故障或者用户内部故障时，极有可能完全断开与系统的连接线路，在内部或外部故障完全消除后，发电机组才能重新连接到电网，因此电力用户的恢复供电将被异常延迟。
4.2 加大系统短路电流
当系统中某一点发生故障时，系统中所有发电机都会向其提供短路电流。分布式电源发电机组的接入就会增加注入故障点的短路电流，有可能使流过断路器的短路电流超标。因此在对分布式电源进行接入系统方案设计时，必须同时计算发电机组送入系统的短路电流，校核接入点短路电流限制。这对现有电网设施(如断路器)提出了更高要求。
4.3 对电网继电保护配置产生影响
分布式发电机组的容量相对比较小，一般以35kV或10kV电压接入电网。而传统的35kV 或10kV电网按单电源辐射型网络设计，保护多采用带反时限的过流保护。当小发电机组并入后，网络结构发生了变化，变为双电源甚至多电源。这将改变故障电流的大小、持续时间及方向。虽然单个小发电机组贡献的短路电流并不大，但若许多小型的机组综合起来时有可能会改变短路电流大小分布，使其足够导致过流保护配合失误。
目前，电网内220kV变电站或35kV变电站的变压器后备保护均按低压侧无电源来考虑保护配置。分布式小发电机组接入电网后，主变压器低压侧就接有小电源，在主变压器保护区内故障时有制动电流，就有可能会造成电磁型差动保护拒动。
上海电网各电压等级变电站中，低压母线的母联断路器都配置了备自投装置，并以同电压等级相关母线的电压量为动作判据。当一段母线失电、同时确认另一侧作为备用电源的母线有电且电源断路器合上的情况下，经一定延时跳开失电母线的电源断路器并确认断路器在跳闸位置时，分段断路器方可合闸。其低电压定值整定得较低，一般为25V。当低压侧母线上并入小发电机组运行时，一旦母线失电，但由于有此小电源，母线电压将不一定低于25V的定值，自动投切无法实现，影响了系统运行的可靠性。
对于分布式电源对电网安全保障的影响则可以通过研究电网结构的新变化，从设计和建设阶段就相应采用各种技术措施(如相对应的继电保护设计)消除这些影响。
5 结语
本文所分析的影响仅限于分布式电源自身对电网的作用，而实际电网情况更为复杂。对上海电网而言，外来送电的电源构成(外来电比例、交直流比例、水电与煤电的比例等)、本地常规电源的结构比例(如燃气机组的容量比例)、一次能源(主要是天然气)的供应状况、电网建设状况等外部条件都会对分布式电源对电网的影响产生相关作用。对此，应根据电网发展的变化情况，对分布式电源对电网的影响继续深入研究。
参考文献
[1] 朱祚云，孙健刚，毕毓良，等.风力发电对上海电网
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邱宇晨，等：上海地区分布式电源及其对电网影响初探
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[3] 钱科军，袁越,ZHOU Cheng 2ke 等.分布式发电对配
诺日吉玛电网可靠性的影响研究[J ].电网技术,2008(11).
兰迪教授
[4] 韩肖清，代妍妍，安成万，等.分布式电源异步发电
机对电压稳定性影响研究[J ].山西电力,2008(3).
收稿日期:2009年3月
邱宇晨 工程师，从事电力行业管理工作张 勇 工程师，从事电力行业管理工作崔蓓蓓 助理工程师，从事电力行业管理工作
(上接第7页)
现主、配网一体化研究。从网到线再到点(奥运场馆)、多电压等级、全方位地对北京2008年奥运会举办期间的电网进行安全性分析评价。
奥运场馆供电安全性需要各电压等级电网的协调配合以及各级电网的运行方式共同应对。全电压等级安全性评价原则以受电用户(奥运场馆)为核心追溯至各级电网电源，各级电网方式变化、线路或主变
压器“N 1”以及同塔双回架空线路“N 1”均不影响上下级电网的安全供电，尤其是不会影响奥运场馆的安全供电。图1为某奥运场馆的主、配网一体化分析示意图。
通过采用主、配网一体化分析方法，立足于北京电网建设的实际情况，对北京市电力公司管辖的电网以奥运场馆供电安全为目标进行了分析和梳理，编制了各个场馆的系统主接线图，通过科学研究和公司各方面专家共同分析确定了各级电网
的评价结论和建议，其中输电网评价建议9条，高压配电网建议7条，中压配电网建议7条。
图1 某奥运场馆的主、配网一体化分析示意图
4 供电通道的“1N ”的安全供电研究
在分析奥运场馆供电电源路径的安全性时，采用了“1N ”的安全供电理念，即在一条供电通道(电力隧道或同塔双回线)内有多条为同一场馆供电的电源线路，若一条供电通道遭到破坏，同一场馆的多条供电电源将同时发生故障，分析对场馆供电安全造成的影响。
中国国情国力通过对各奥运场馆供电的同一供电通道内多条线路同时故障的情况进行了分析和梳理，分析了存在不满足“1N ”安全理念的节点以及此种故障造成的影响和采取的措施。对同路径的架空线路或电缆线路，运行人员需要加强巡视，采取严格措施保证该通道的安全运行。
5 结语
奥运场馆等重要用户对电网的供电可靠性要求很高，主、配网一体化分析方法和“1N ”的安全供电理念为重要用户的供电可靠性提供了分析方法和针对性的改进建议和措施，为奥运会可靠供电提供了决策依据和技术保障。研究结果还表明，供电可靠性的保障需要用户和供电企业通力协作，相互协调。北京奥运会场馆供电可靠性的分析研究，为各类重大活动的供电保障工作提供了参考和借鉴。
磷系阻燃剂
参考文献
[1] 国际奥委会.IOC 电力基础设施指南[S].2005.
收稿日期:2009年4月
夏 泉 总工程师，从事电网规划及电力工程设计工作李 伟 室主任，工程师，从事电网规划设计工作高 燕 高级工程师，从事电网规划设计工作
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