分布式發(fā)電與新能源發(fā)電對電力系統(tǒng)影響的對比研究

摘 要 分析了分布式發(fā)電和新能源發(fā)電的特點(diǎn)，分別論述了對電力系統(tǒng)的影響，并進(jìn)行了對比研究。實(shí)踐證明，未來電力系統(tǒng)的發(fā)展是基于新能源分布式發(fā)電技術(shù)的融合發(fā)展，采用多項(xiàng)新能源發(fā)電技術(shù)的共同運(yùn)用，有利于減少污染，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】分布式發(fā)電 新能源發(fā)電 電力系統(tǒng)

1 分布式發(fā)電技術(shù)特點(diǎn)

分布式發(fā)電指的是在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的發(fā)電機(jī)組（一般低于30MW），以滿足特定用戶的需要，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。這些小的機(jī)組包括燃料電池，小型燃?xì)廨啓C(jī)，小型光伏發(fā)電，小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電，或燃?xì)廨啓C(jī)與燃料電池的混合裝置。由于靠近用戶提高了服務(wù)的可靠性和電力質(zhì)量。技術(shù)的發(fā)展，公共環(huán)境政策和電力市場的擴(kuò)大等因素的共同作用使得分布式發(fā)電成為新世紀(jì)重要的能源選擇。通過分布式發(fā)電和集中供電系統(tǒng)的配合應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）建設(shè)容易，投資少。

（2）靠近用戶，輸配電簡單，損耗小。

（3）污染少，環(huán)境相容性好。

（4）能源利用效率高。

（5）運(yùn)行靈活，安全可靠性有保障。

（6）聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，有提供輔助性服務(wù)的能力。

2 分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

2.1 分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)電壓的影響

分布式電源主要接入配電網(wǎng)，在接入DG之后，配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流的大小和方向有可能發(fā)生巨大改變，使配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓也發(fā)生變化，原有的調(diào)壓方案不一定能滿足接入分布式電源后的配電網(wǎng)電壓要求。因此必須評估分布式電源對電力系統(tǒng)電壓的影響，以保證在分布式電源應(yīng)用越來越多的情況下它們不會給用戶帶來不良后果。潮流計(jì)算是對這種影響進(jìn)行量化分析的主要手段，但傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法由于沒有考慮分布式發(fā)電的影響， 因而失效。對異步發(fā)電機(jī)、無勵(lì)磁調(diào)節(jié)能力的同步發(fā)電機(jī)和燃料電池等幾種典型DG進(jìn)行建模，并提出了基于靈敏度補(bǔ)償?shù)呐潆娋W(wǎng)潮流計(jì)算方法，適合包含各種不同DG形式的多電源配電系統(tǒng)。 分布式發(fā)電對配電網(wǎng)電壓的影響主要如下：

（1）分布式發(fā)電的接入會對配電網(wǎng)饋線上的電壓分布產(chǎn)生重大影響，具體影響與分布式電源的容量大小、接入位置有很大的關(guān)系。

（2）同樣滲透率（Penetration Leve1）的分布式電源集中在同一節(jié)點(diǎn)，對電壓的支持效果要弱于分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上。

2.2 分布式電網(wǎng)對電能質(zhì)量的影響

分布式發(fā)電是建立在電力電子技術(shù)基礎(chǔ)之上的，大量的電力電子轉(zhuǎn)換器增加了大量的非線性負(fù)載，將會引起電網(wǎng)電流、電壓波形發(fā)生畸變，引起電網(wǎng)的諧波污染，分布式發(fā)電對電能質(zhì)量主要有兩個(gè)方面的影響：電壓閃變與引入大量諧波。

2.3 分布式發(fā)電對繼電保護(hù)的影晌

大多數(shù)配電系統(tǒng)尤其是在農(nóng)村，其結(jié)構(gòu)呈放射狀，采用這種結(jié)構(gòu)的主要目的是為了運(yùn)行的簡單性和過電流保護(hù)的經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)配電網(wǎng)中接入了分布式電源之后，放射狀網(wǎng)絡(luò)將變成遍布電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，潮流也不再單向地從變電站母線流向各負(fù)荷，因此，分布式發(fā)電將對配電網(wǎng)原有的繼電保護(hù)產(chǎn)生較大的影響：

（1）DG運(yùn)行時(shí)可能會引起繼電保護(hù)的失效。DG產(chǎn)生的故障電流可能會減小流過饋線繼電器的電流，從而使繼電保護(hù)失效。

（2）DG接入配電網(wǎng)后可能會使繼電保護(hù)誤動作。相鄰饋線的故障有可能會使原本沒有故障的饋線跳閘。

3 再生能源發(fā)電技術(shù)

3.1 可再生能源技術(shù)特點(diǎn)

可再生能源發(fā)電的特點(diǎn)可再生能源，是指風(fēng)能、太陽能、.水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等非化石能源。它們往往具有以下共同的?yōu)點(diǎn)：蘊(yùn)藏巨大、可以再生、分布廣泛、沒有污染；但也存在一些缺點(diǎn)：能源密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大。

3.2 再生能源發(fā)電對電網(wǎng)運(yùn)行的影響

國家發(fā)改委公布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》提出，到2020年，全國水電裝機(jī)容量將達(dá)到3億kW（其中小水電7 500萬kW），生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)3 000萬kW。風(fēng)電裝機(jī)3 000萬kW，太陽能發(fā)電裝機(jī)180萬kW?？梢钥闯?，隨著可再生能源發(fā)電容量在電力系統(tǒng)中所占比例的增加，其對電力系統(tǒng)的影響就會越來越顯著。

3.2.1 并網(wǎng)過程對電網(wǎng)的沖擊

部分可再生能源發(fā)電機(jī)組由于容量小，常常采用異步發(fā)電機(jī)。由于沒有獨(dú)立的勵(lì)磁裝置，并網(wǎng)前發(fā)電機(jī)本身沒有電壓。因此并網(wǎng)時(shí)必然伴隨一個(gè)過渡過程，會出現(xiàn)5—6倍額定電流的沖擊電流。對小容量的電網(wǎng)而言，大量異步電機(jī)同時(shí)并網(wǎng)瞬間將會造成電網(wǎng)電壓的大幅度下跌.從而影響接在同一電網(wǎng)上的其它電器設(shè)備的正常運(yùn)行.甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全。

3.2.2 對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

大型電網(wǎng)一般具有足夠的備用容量和調(diào)節(jié)能力。風(fēng)電進(jìn)入一般不必考慮頻率穩(wěn)定性問題，但是對于孤立運(yùn)行的小型電網(wǎng).風(fēng)電帶來的頻率偏移和穩(wěn)定性問題不容忽視。若大型風(fēng)電場多臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)組同時(shí)直接并網(wǎng)會造成電網(wǎng)電壓驟降：當(dāng)風(fēng)速超過切出值，風(fēng)力發(fā)電機(jī)會從額定出力狀態(tài)自動退出并網(wǎng)狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的大量停運(yùn)會造成損失大量的機(jī)端電容補(bǔ)償。從而會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓韻突降，而電網(wǎng)電壓突降必然會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性水平的降低161。

4 結(jié)論

分布式新能源發(fā)電技術(shù)具備多樣性，而且其變化規(guī)律不同，多種電源聯(lián)合運(yùn)行，各種發(fā)電方式在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)互為補(bǔ)充，通過其協(xié)調(diào)配合來提供穩(wěn)定可靠的、質(zhì)量合格的電力，這就是分布式新能源源發(fā)電技術(shù)，這種綜合技術(shù)既提高可再生能源的可靠性，也可提高能源的綜合利用率。

（1）可再生能源既可充分發(fā)揮優(yōu)勢，又能克服本身不足。取自天然、分布廣泛、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)仍能體現(xiàn)，季節(jié)性、氣候性變動造成的能量波動，可以改善。

（2）對多種能源協(xié)調(diào)利用，可提高能源的綜合利用率。

（3）電源供電質(zhì)量的提高，對補(bǔ)償設(shè)備的要求降低。單一發(fā)電，波動和間歇明顯，需大量儲能或補(bǔ)償裝置；互補(bǔ)運(yùn)行，會因相互抵消，降低儲能或補(bǔ)償要求

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作者簡介

李建霞（1980-），女，甘肅省天水市人。大學(xué)本科學(xué)歷?，F(xiàn)為甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師 。主要研究方向?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)、電工學(xué)。

作者單位

甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅省武威市 733006endprint