新能源發(fā)電與分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響

謝晶晶

摘 要：隨著我國經濟的持續(xù)進步，對能源需求也隨之提升。傳統(tǒng)的能源已經開始不能滿足現代經濟的發(fā)展，為確保電力系統(tǒng)能夠在整個現代經濟社會建設發(fā)展中得到長時間且可持續(xù)性的發(fā)展，展開有關新型能源在電力系統(tǒng)中的應用研究勢在必行。本文主要針對新能源發(fā)電與分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響進行分析和討論。

關鍵詞：新能源發(fā)電;分布式發(fā)電;電力系統(tǒng);影響

一、新能源發(fā)電的概念及優(yōu)點

新能源主要是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，主要包括風能、太陽能、水能、地熱能等，新能源發(fā)電就指的是依靠這些新型的能源進行發(fā)電，而不是單純地依靠煤炭石油等傳統(tǒng)能源進行發(fā)電。采用新能源方式進行發(fā)電，不僅可以實現資源的可持續(xù)利用，而且可以優(yōu)化資源配置，把閑置資源轉化為可利用資源，提高了資源的利用率。另外，采用新能源發(fā)電技術不會產生污染，煤炭石油等傳統(tǒng)能源可能會產生有害大氣的二氧化碳氣體，而采用新能源就不會產生這樣的污染，提高了環(huán)境質量。但是，對于新能源并沒有大規(guī)模的開采和發(fā)現，地區(qū)與地區(qū)之間差異也比較大，所以對于如何穩(wěn)定的利用新能源達到最大化的供電還需要長遠的研究。

二、新能源發(fā)電對電力系統(tǒng)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，全國水電裝機容量將達到3億kW（其中小水電7500萬kW），生物質能發(fā)電裝機3000萬kW。風電裝機3000萬kW，太陽能發(fā)電裝機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。

1、并網過程對電網的沖擊。部分可再生能源發(fā)電機組由于容量小，常常采用異步發(fā)電機。由于沒有獨立的勵磁裝置，并網前發(fā)電機本身沒有電壓。因此并網時必然伴隨一個過渡過程，會出現5—6倍額定電流的沖擊電流。對小容量的電網而言，大量異步電機同時并網瞬間將會造成電網電壓的大幅度下跌。從而影響接在同一電網上的其它電器設備的正常運行，甚至會影響到整個電網的穩(wěn)定與安全。

2、對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。大型電網一般具有足夠的備用容量和調節(jié)能力，風電進入一般不必考慮頻率穩(wěn)定性問題，但是對于孤立運行的小型電網。風電帶來的頻率偏移和穩(wěn)定性問題不容忽視。若大型風電場多臺風力發(fā)電機組同時直接并網會造成電網電壓驟降：當風速超過切出值，風力發(fā)電機會從額定出力狀態(tài)自動退出并網狀態(tài)，風力發(fā)電機組的大量停運會造成損失大量的機端電容補償。從而會導致電網電壓韻突降，而電網電壓突降必然會導致系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性水平降低。

三、分布式發(fā)電技術概述

分布式發(fā)電技術主要指的是在用戶現場或者是靠近用電現場，為其配置較小的發(fā)電機組，以用于滿足特定用戶的需求，DG技術可用發(fā)電的余熱來進行制冷、制熱，從而使資源得到合理的階梯利用，提高資源的利用效率。這種發(fā)電方式具有經濟、方便、快捷和高效的特點，又被稱為非集中式發(fā)電、嵌入式發(fā)電等。分布式發(fā)電的電源裝置與傳統(tǒng)的發(fā)電機組有所不同，其容量較小，一般來說只有幾千瓦至幾十兆瓦之間，其數值是由分布式發(fā)電不同的電源類型以及不同的電力系統(tǒng)和當地的發(fā)電政策等來決定的。

作為一種新型的發(fā)電方式，分布式發(fā)電的能源綜合利用優(yōu)勢已經受到了廣泛的關注。很多發(fā)達國家已經逐步的走上對多種一次能源形式的結合的探索之路相對于此來說，我國的發(fā)展起步較晚，雖然我國地域遼闊，資源豐富，但是我國屬于人口大國，人均資源相對匱乏，可再生資源的開發(fā)迫在眉睫。目前，全國各地已經積極響應國家政策和指示，積極的調整自身的能源產業(yè)結構，為促進節(jié)能減排和低碳經濟的發(fā)展，紛紛開始大力研究分布式發(fā)電技術。可以說，雖然我國的分布式發(fā)電技術起步較晚，技術基礎較為薄弱，但是其應用前景是相當廣闊和光明。

四、分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

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，在接入DG之后，配電系統(tǒng)從放射狀結構變?yōu)槎嚯娫唇Y構，潮流的大小和方向有可能發(fā)生巨大改變，使配電網的穩(wěn)態(tài)電壓也發(fā)生變化，原有的調壓方案不一定能滿足接入分布式電源后的配電網電壓要求。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。潮流計算是對這種影響進行量化分析的主要手段，但傳統(tǒng)的潮流計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、無勵磁調節(jié)能力的同步發(fā)電機和燃料電池等幾種典型DG進行建模，并提出了基于靈敏度補償的配電網潮流計算方法，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)電對配電網電壓的影響主要如下：（1）分布式發(fā)電的接入會對配電網饋線上的電壓分布產生重大影響，具體影響與分布式電源的容量大小、接入位置有很大的關系。（2）同樣滲透率（Penetration Leve1）的分布式電源集中在同一節(jié)點，對電壓的支持效果要弱于分布在多個節(jié)點上。

2、分布式電網對電能質量的影響

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

3、分布式發(fā)電對繼電保護的影晌

由于分布式電源的接入可能導致雙向潮流，并且一些分布式電源（如風電）出力的隨機性和波動性將導致其頻繁的投切，這些都對傳統(tǒng)的繼電保護產生極大的威脅，主要體現在以下幾個方面：

（1）對于繼電保護中的電流保護，在未接入分布式電源之前，當線路發(fā)生故障時，繼電器可以通過檢測到故障電流及時動作;在分布式電源接入以后，系統(tǒng)潮流的大小和方向都可能發(fā)生變化，進而可能和故障電流疊加后使流過繼電器中的電流減少，繼電保護因此可能失效，甚至可能出現保護的死區(qū)。

（2）分布式電源一般安裝在母線上，當母線附近區(qū)域發(fā)生故障時，分布式電源的出力可能使得所在線路繼電器檢測到的電流大于繼電保護的整定值，進而發(fā)生誤動作，引發(fā)無故障跳閘。

（3）分布式電源對自動重合閘的影響。電力系統(tǒng)中的故障大多數是瞬時的，因此自動重合閘裝置可以有效地對因為瞬時故障而跳開的線路斷路器重新合閘，從而大大增加了供電的可靠性。當分布式電源接入以后，當線路發(fā)生故障跳開時，如果分布式電源繼續(xù)向故障點供電，就有可能造成持續(xù)電弧，導致絕緣子擊穿，自動重合閘失敗。

結束語

面對我國經濟快速發(fā)展下對電力系統(tǒng)所提出的更高要求，對比新能源發(fā)電與分布式發(fā)電的各種優(yōu)缺點以及對電力系統(tǒng)的影響，應該把這兩種方式結合起來，不應該只依靠單一的方式進行發(fā)電，使其在同一個供電系統(tǒng)中相互補充，相互協調，從而穩(wěn)定電壓，提高資源的利用率，優(yōu)化資源配置、達到可持續(xù)發(fā)展的目標，使污染越來越小。相信，在未來的發(fā)展中，分布式新能源發(fā)電將會得到廣泛的應用。

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