浅议分布式发电及其对电力系统的影响

浅议分布式发电及其对电力系统的影响

尹凯

（天津求实智源科技有限公司天津300384）

摘要：迄今为止国内在分布式发电的研究方面比较薄弱，虽然对分布式发电系统的研究起步比较晚，但近几年的研究与开发速度非常快，是受到高度重视的技术领域之一。与传统发电方式相比，分布式发电技术有许多无法比拟的优点，它的接入将给我国带来新的挑战并在电力系统中发挥重要的作用。因此必须对分布式电源接入配电网带来的影响进行分析，以改善系统的可靠性、稳定性及经济性，推动我国经济的快速发展。

关键词：分布式；发电；电力系统；影响

随着经济和社会的发展，不但人们对电能的需求量有了较大幅度的提高，而且对电能质量、发电是否环保等也提出了更高的要求，而传统的集中式发电由于发电方式灵活度不足，使其无法兼顾每个用户的需求，同时无法可靠地根据电力负荷峰谷的变化进行调整，导致供电不平衡，尤其是在偏远地区，供电情况非常不理想，再加上集中式供电系统本身存在耦合性的缺点，使其一旦局部出现故障就会波及整个供电网络，从而造成较大的经济损失。为弥补这些缺点，分布式发电技术应运而生，其具有发电方式灵活、投资少、环境友好、安全性好等优势，常用来作为集中式发电的有力补充，近年来得到飞速的发展，对电力系统具有较为深远的影响。

一、分布式发电技术简介

分布式发电（distributedgeneration，DG）是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的、模块式的、清洁环保的、发电功率在几十千瓦到几十兆瓦范围内的发电设施，目的是满足特定用户的需要或支持现存配电网的经济运行。

1.1微型燃气轮机技术

微型燃气轮机是以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型气轮机。其发电效率可达30%，如实行热电联产，效率可提高到75%。微型燃气轮机的特点是体积小、质量轻、发电效率高、污染小、运行维护简单。它是目前最成熟、最具有商业竞争力的分布式发电电源。

1.2燃料电池技术

①其副产品是热水和少量的二氧化碳，通过热电联产或联合循环综合利用热能，燃料电池的发电效率几乎是传统发电厂发电效率的二倍。②排废量小（几乎为零）、清洁无污染、噪音低。③安装周期短、安装位置灵活，可以省去配电系统的建设。

1.3光伏电池技术

光伏电池是将可再生的太阳能转化成电能的一种发电装置。国外开发的屋顶式光伏电池发电技术已得到广泛的关注。虽然光伏电池与常规发电相比有技术条件的限制，如投资成本高、系统运行的随机性等，但由于它利用的是可再生的太阳能，因此其前景依然被看好。

1.4风力发电技术

风力发电机组从能量转换角度分成两部分：风力机和发电机。风速作用在风力机的叶片上产生转矩，该转矩驱动轮毂转动，通过齿轮箱高速轴、刹车盘和联轴器再与异步发电机转子相联，从而发电运行。风力发电技术在新能源领域已经比较成熟，经济指标逐渐接近清洁煤发电。我国可利用风能十分丰富，风力发电前景广阔。

二、分布式发电的类型

当前我国的分布式发电技术主要包括太阳能光伏电池发电技术和风力发电技术以及燃料电池发电技术这三种，其中太阳能光伏发电技术是通过半导体材料将太阳能转化为电能，不仅不需要消耗燃料降低了对环境的污染，对地域的要求较低而且维护工作简单，在我国大部分区域都得到了很好的应用，比如当前城市中的道路两旁的太阳能路灯有效地减少了对能源的消耗。光伏电池在白天将太阳能转化为电能供人们用电还能够将多余的电量储存起来用于夜晚的用电极大的提高了用电的效率，但是太阳能发电技术也有一定的缺点，对日照强度的要求较高。对风力发电技术来说是直接将风能转化为电能，不仅不消耗资源而且投入的成本非常低，但是维护工作比较困难。对燃料电池发电技术来说是通过电化学反应将化学能转化为电能，需要对电池不断地增添燃料和催化剂，对环境有一定的污染。

三、分布式发电对电力系统的影响

由于分布式发电日益与大电网联合运行，给现代电力系统运行与控制带来了巨大的影响。

3.1分布式发电对电力系统电压的影响

分布式电源主要接入配电网，在接入DG之后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向有可能发生巨大改变，使配电网的稳态电压也发生变化[11]，原有的调压方案不一定能满足接入分布式电源后的配电网电压要求。因此必须评估分布式电源对电力系统电压的影响，以保证在分布式电源应用越来越多的情况下它们不会给用户带来不良后果。潮流计算是对这种影响进行量化分析的主要手段，但传统的潮流计算方法由于没有考虑分布式发电的影响，因而失效。文献[12]对异步发电机、无励磁调节能力的同步发电机和燃料电池等几种典型DG进行建模，并提出了基于灵敏度补偿的配电网潮流计算方法，适合包含各种不同DG形式的多电源配电系统。分布式发电对配电网电压的影响主要如下：①分布式发电的接入会对配电网馈线上的电压分布产生重大影响，具体影响与分布式电源的容量大小、接入位置有很大的关系[13]。②同样渗透率（PenetrationLevel）的分布式电源集中在同一节点，对电压的支持效果要弱于分布在多个节点上。③稳态情况下，由于馈线上传输功率减小以及DG输出的无功支持，使得沿馈线的各负荷节点处的电压被抬高。以上讨论的都是分布式电源对配电网的影响。当风电场接入电网后，由于风电场输入风能变化的随机性，并且风力发电大多采用异步发电机，需从电网吸收大量无功功率，故很容易引起整个电网的电压稳定问题，甚至会导致整个电力系统的电压崩溃，而并不局限于所在配电系统。

3.2分布式发电对电能质量的影响

分布式发电是建立在电力电子技术基础之上的，大量的电力电子转换器增加了大量的非线性负载，将会引起电网电流、电压波形发生畸变，引起电网的谐波污染，分布式发电对电能质量主要有两个方面的影响：电压闪变。分布式发电引起电压闪变的因素包括：

某个大型分布式单元的启动、分布式单元输出的短时剧变以及分布式单元与系统中电压反馈控制设备相互作用而带来的不利影响。

3.3分布式发电对继电保护的影响

大多数配电系统尤其是在农村，其结构呈放射状，采用这种结构的主要目的是为了运行的简单性和过电流保护的经济性，当配电网中接入了分布式电源之后，放射状网络将变成遍布电源和用户互联的网络，潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷，因此，分布式发电将对配电网原有的继电保护产生较大的影响：①DG运行时可能会引起继电保护的失效。DG产生的故障电流可能会减小流过馈线继电器的电流，从而使继电保护失效。②DG接入配电网后可能会使继电保护误动作。相邻馈线的故障有可能会使原本没有故障的馈线跳闸。③改变了配电网的故障水平。

结语

综上所述，所谓分散式接入风电项目是指位于用电负荷中心附近，不以大规模远距离输送电力为目的，所产生的电力就近接入电网，并在当地消纳的风电项目。近年来，我国风电集中式规模化发展渐趋饱和，同时并网难问题一直悬而未决，脱网事故频发，不利于产业发展，在此，本文以上对谈分布式发电及其对电力系统的影响分析，对发电有着非常重要的意义。

参考文献

[1]刘正谊,谈顺涛,曾祥君,等.分布式发电及其对电力系统分析的影响[J].华北电力技术,2004.

[2]王开库,邱帅.浅谈分布式发电对电力系统的影响[C]中国电机工程学会年会.2014.

作者简介

尹凯（1983.12－），男，河北邢台人，河北工业大学学士，单位：天津求实智源科技有限公司。