分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)及其規(guī)劃的影響研究

【摘要】近年來(lái)能源對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定所產(chǎn)生的制約作用日益顯著，將分布式發(fā)電技術(shù)引入配電網(wǎng)，能夠極大地降低投資成本、減少能耗，是未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。但毋庸置疑地，分布式發(fā)電技術(shù)的使用將會(huì)對(duì)配電網(wǎng)及其規(guī)劃產(chǎn)生較大的影響，因此對(duì)這些影響進(jìn)行研究成為分布式發(fā)電技術(shù)應(yīng)用中的首要問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】分布式發(fā)電技術(shù)；配電網(wǎng)；規(guī)劃；影響

面對(duì)常規(guī)能源的逐漸衰竭、環(huán)境污染的日益加重和電力科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，分布式發(fā)電技術(shù)以其靈活、環(huán)保和高效的特性，受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注和重視。國(guó)內(nèi)外電力和能源專(zhuān)家普遍認(rèn)為，將分布式發(fā)電技術(shù)引入大電網(wǎng)是21世紀(jì)電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，能夠極大地提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)降低能源的損耗。但分布式發(fā)電技術(shù)比較復(fù)雜，要求電網(wǎng)規(guī)劃人員在選擇配電網(wǎng)規(guī)劃方案時(shí)，要重點(diǎn)考慮分布式發(fā)電技術(shù)接入對(duì)傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃帶來(lái)的影響，確保分布式發(fā)電技術(shù)能夠真正發(fā)揮實(shí)效。

1、分布式發(fā)電技術(shù)的概述

所謂分布式發(fā)電技術(shù)，是指為滿(mǎn)足特定用戶(hù)需求或支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，以分散方式布置在用戶(hù)附近，發(fā)電功率為幾千瓦到五十兆瓦的小型模塊式且與環(huán)境兼容的獨(dú)立電源。

相較于傳統(tǒng)供電模式，采用分布式發(fā)電系統(tǒng)提供電能具有如下優(yōu)點(diǎn)：分布式發(fā)電多采用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源或微型燃?xì)廨啓C(jī)，不需要建設(shè)大規(guī)模發(fā)電廠、變電站和配電站，建設(shè)工期短且投資規(guī)模?。环植际诫娫纯拷娏τ脩?hù)，一般可以直接就近向負(fù)荷供電，輸配電損耗較小且建設(shè)簡(jiǎn)單；分布式發(fā)電系統(tǒng)具有很高的能源利用率，綜合利用率可高達(dá)90%，并且環(huán)境相容性較好；分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電源彼此間有一定的獨(dú)立性，同時(shí)發(fā)生故障的概率很小，供電的連續(xù)可靠性有保障；分布式發(fā)電系統(tǒng)可以和大電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行，互為補(bǔ)充，能夠?yàn)榇箅娋W(wǎng)提供一些輔助性的服務(wù)。

2、分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)的影響

2.1分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響

（1）分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)系統(tǒng)電壓波動(dòng)的影響。分布式發(fā)電技術(shù)引入配電網(wǎng)后，分布式發(fā)電裝置的突然啟停將導(dǎo)致輸出功率發(fā)生較大的變化，同時(shí)電網(wǎng)中電氣設(shè)備間將會(huì)產(chǎn)生較大的相互作用，這些將使得電力系統(tǒng)產(chǎn)生電壓波動(dòng)，影響輸電質(zhì)量。

（2）分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)穩(wěn)態(tài)電壓分布的影響。分布式發(fā)電單元接入配電網(wǎng)后，根據(jù)其接入的位置和分布式發(fā)電容量的不同，可能會(huì)導(dǎo)致電壓的降低，也有可能導(dǎo)致電壓的升高。

（3）分布式發(fā)電技術(shù)引起的諧波問(wèn)題。分布式發(fā)電單元本身就是諧波源，而且是通過(guò)逆變器引入配電網(wǎng)中，這將會(huì)給電網(wǎng)帶入圍繞開(kāi)關(guān)頻率附近的諧波分量，因此會(huì)引發(fā)諧波問(wèn)題。分布式發(fā)電技術(shù)所引發(fā)的諧波嚴(yán)重程度，與電網(wǎng)短路容量、濾波裝置的安裝狀況及變流器裝置的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

2.2分布式發(fā)電對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響

分布式發(fā)電技術(shù)可能提高電力系統(tǒng)的可靠性，也可能降低電力系統(tǒng)的可靠性，這與分布式電源接入電力系統(tǒng)的方式有關(guān)，具體而言：

（1）如果引入電力系統(tǒng)的分布式電源是作為備用電源的，那么其可以部分消除電網(wǎng)的堵塞和過(guò)負(fù)荷，支持系統(tǒng)電壓，提高電網(wǎng)的安全可靠性；如果此種分布式電源具備低電壓擊穿能力，那么當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源還能繼續(xù)工作，并起到緩解電壓驟降的作用。

（2）如果分布式電源不具備低電壓擊穿能力且是并網(wǎng)運(yùn)行，那么當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源會(huì)增加電壓的跌落。此外，如果分布式電源不能夠及時(shí)跳閘脫網(wǎng)，那么造成的非同期重合會(huì)引發(fā)電氣設(shè)備的損傷和保護(hù)誤動(dòng)作，反而延長(zhǎng)了停電時(shí)間。

2.3分布式發(fā)電對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)的影響

分布式發(fā)電系統(tǒng)接入點(diǎn)或容量的變化會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)上短路電流的變化，并且給配電網(wǎng)繼電保護(hù)帶來(lái)如下影響：

（1）如果系統(tǒng)電源側(cè)流出的故障電流與分布式發(fā)電系統(tǒng)流出的故障電流方向相同，那么將會(huì)使總故障電流增加。在這種情況下，總故障電流的加大會(huì)使得一些本不應(yīng)該動(dòng)作的保護(hù)裝置發(fā)生誤動(dòng)作。

（2）如果系統(tǒng)電源側(cè)流出的故障電流與分布式發(fā)電系統(tǒng)流出的故障電流方向相反，那么將會(huì)使總故障電流減小，降低線路保護(hù)的范圍和靈敏度。在這種情況下，總故障電流的減少會(huì)使得一些本應(yīng)該動(dòng)作的保護(hù)裝置發(fā)生拒動(dòng)。

（3）如果分布式電源接入配電網(wǎng)后發(fā)生故障跳閘，分布式電源所在的線路將會(huì)形成孤島，此時(shí)電壓和功率將會(huì)在額定值附近運(yùn)行，造成重合閘動(dòng)作時(shí)分布式電源仍然在線路中運(yùn)行，從而增加故障點(diǎn)電弧重燃的威脅。

3、分布式發(fā)電技術(shù)對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

第一，配電網(wǎng)中引入分布式發(fā)電技術(shù)后，整個(gè)電網(wǎng)的規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)和運(yùn)行方式都有了很大的不確定性。當(dāng)配電網(wǎng)中引入大量分布式電源來(lái)提供電能時(shí)，將極大地改變整個(gè)電網(wǎng)的負(fù)荷增長(zhǎng)模式，這加大了電網(wǎng)規(guī)劃人員準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力負(fù)荷的難度；此外，如果分布式電源接入配電網(wǎng)的容量和位置不合適，那么將增加電網(wǎng)的損耗，引發(fā)電壓波動(dòng)和故障電流的改變。在這種背景下，電網(wǎng)規(guī)劃人員是否能夠?qū)Ψ植际诫娫吹挠绊戇M(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的安全和可靠性。

第二，電網(wǎng)規(guī)劃人員在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，通?？紤]5-20年內(nèi)配電網(wǎng)負(fù)荷的變化，一般認(rèn)為這段時(shí)期內(nèi)配電網(wǎng)負(fù)荷是逐年增加的，需要通過(guò)不斷增加分布式電源或變電站來(lái)滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的電力需求。由于規(guī)劃問(wèn)題的動(dòng)態(tài)屬性同其維數(shù)密切相聯(lián)，通常幾千個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)需要同時(shí)考慮，若再出現(xiàn)許多發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，尋找到最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)布置方案（即可以使建造成本、維護(hù)成本和電能損耗最小的方案）就更加困難。

第三，如果大量分布式電源與配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，那么將極大地改變配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，對(duì)大型發(fā)電廠和輸電的依賴(lài)性將不斷降低，原有的單向電源饋電潮流特性將發(fā)生極大改變，諸如無(wú)功平衡、電壓調(diào)整和繼電保護(hù)等問(wèn)題將影響著整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行。對(duì)于那些試圖將分布式電源接入配電網(wǎng)的發(fā)電企業(yè)和用戶(hù)，他們與想維持現(xiàn)有質(zhì)量和安全水平的配電網(wǎng)公司將存在利益上的沖突，因此必須確保分布式電源能夠接受調(diào)度。

第四，分布式電源的投入運(yùn)行，可以延緩或避免配電網(wǎng)投資。但如果分布式電源接入的區(qū)域，其供電量非常充足，那么將會(huì)使原有供電設(shè)備處于閑置狀態(tài)，這樣不利于提高設(shè)備的使用效率，也極大地增加了供電企業(yè)的投資成本，對(duì)于供電企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是非常不利的。

第五，分布式發(fā)電技術(shù)所采用的電源和機(jī)組類(lèi)型是多種多樣的，因此如何對(duì)各種類(lèi)型的能源進(jìn)行有效協(xié)調(diào)和利用，如何對(duì)配電網(wǎng)中各種能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理確定是急需解決的問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，分布式發(fā)電技術(shù)的大規(guī)模運(yùn)用，將極大地改變國(guó)家能源規(guī)劃和能源政策，并且影響配電網(wǎng)規(guī)劃的整個(gè)決策過(guò)程。

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