分布式發(fā)電接入電力系統(tǒng)若干問題的研究

陳曦++劉琪

摘 要：基于電力市場可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)想，分布式發(fā)電技術(shù)以其獨(dú)有的特性受到了世界各國的廣泛關(guān)注，成為未來電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分之一。在集中式發(fā)電和大電網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù)，努力構(gòu)建混合型電力網(wǎng)絡(luò)將是未來的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電 電力系統(tǒng) 光伏 風(fēng)能

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0011-01

1 分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)主要影響

1.1 DG對電力系統(tǒng)規(guī)劃影響

運(yùn)行中電網(wǎng)隨機(jī)投入或者退出大量DG設(shè)備，將給整個(gè)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測帶來更多的不確定性，增加配電系統(tǒng)規(guī)劃者在預(yù)測負(fù)荷增長情況上的難度。在實(shí)際工作中，配電網(wǎng)規(guī)劃屬于動態(tài)規(guī)劃過程，配電網(wǎng)的很多動態(tài)屬性都與具體維數(shù)有著非常緊密的聯(lián)系。加之配電網(wǎng)其自身結(jié)構(gòu)特性，網(wǎng)絡(luò)中存在大量節(jié)點(diǎn)，如果在系統(tǒng)中額外增加較大數(shù)量的分布式發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，勢必會給設(shè)計(jì)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案增加巨大難度。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方一定要全面可靠的評估DG系統(tǒng)出現(xiàn)之后給整體造成的影響程度，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測方法和優(yōu)化理論，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)DG切入位置以及DG系統(tǒng)容量，進(jìn)而保證DG系統(tǒng)接入配電網(wǎng)絡(luò)之后，不會對其安全性和經(jīng)濟(jì)型造成過大影響。

1.2 DG對系統(tǒng)潮流、電能質(zhì)量的影響

DG接入配電系統(tǒng)之后會對其單向潮流結(jié)構(gòu)造成一定的影響，甚至于改變以往結(jié)構(gòu)形式，使得系統(tǒng)潮流大小及方向難以分析預(yù)測。DG在電力系統(tǒng)中的接入位置不同，也會產(chǎn)生不同效果，既有可能是饋線段潮流增加，同時(shí)也有可能使之減少。一旦饋線上DG的輸出功率大于負(fù)荷需求時(shí)，就會導(dǎo)致饋線某段線路或者整個(gè)線路潮流完全逆向，進(jìn)而使得原有電壓調(diào)整設(shè)備無法正常工作。此外，DG系統(tǒng)的接入隨機(jī)性較大，而且通常情況下是由很多可再生能源的存在，這些發(fā)電機(jī)每一次啟停操作均會引起系統(tǒng)電壓波動和閃變。

1.3 DG對系統(tǒng)運(yùn)行可靠安全性的影響

DG接入電力系統(tǒng)之后極有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性的下降，特別是典型放射狀配電系統(tǒng)，DG的接入將直接改變原有電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得短路電流等關(guān)鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴(yán)重破壞了保護(hù)設(shè)備相互之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，降低自動重合閘的保護(hù)性能。如要要進(jìn)行DG并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時(shí)非故障相出現(xiàn)過電壓，給工作人員的人身安全造成危害。在DG系統(tǒng)與主網(wǎng)分離之后，就會有孤島的出現(xiàn)，而且很多情況下這種孤島的出現(xiàn)是難以避免的。

2 基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽能發(fā)電技術(shù)

太陽能是目前使用最為廣泛同時(shí)也是技術(shù)相對較為成熟的可再生能源，它不需要燃料費(fèi)用，而且取用方式較為簡單。太陽能發(fā)電技術(shù)有兩種，一種是光伏發(fā)電，另一種是太陽熱發(fā)電。光伏發(fā)電是基于光伏效應(yīng)理論研發(fā)而成的，太陽光照射在太陽能電池硅板上產(chǎn)生直流電；太陽熱發(fā)電基于能量轉(zhuǎn)換理論，通過集熱器將太陽照射所產(chǎn)生的熱能，進(jìn)而把水轉(zhuǎn)化為水蒸氣推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，由發(fā)電機(jī)輸出工頻交流電。太陽能電池發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前使用更為廣泛的一種，它的系統(tǒng)示意圖如圖1所示，普通太陽能電池片只有1 m2大小，經(jīng)過太陽照射后能夠產(chǎn)生0.5 V左右電壓，其輸出功率非常有限，一般是在1W以內(nèi)。所以我們在日常生活中往往會看到由很多電池板組成的大型太陽能電池組件，目的就在于增大電池板與太陽光的接觸面積，進(jìn)而獲得更大的輸出功率。

太陽能電池生產(chǎn)成本較高，更為重要的一點(diǎn)是，太陽能電池的發(fā)電時(shí)間受到日照時(shí)間的嚴(yán)格限制，必須要配備相應(yīng)的高性能蓄電池或者其他發(fā)電設(shè)備來輔助跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷變化，這無疑會給太陽能發(fā)電站的建設(shè)和運(yùn)行增加額外成本。就目前情況來看，光伏發(fā)電是DG技術(shù)應(yīng)用較為廣泛的一種，但受限于其高昂的安裝費(fèi)用、電力供應(yīng)隨機(jī)性、較低的發(fā)電效率等因素，太陽能電池全面推廣還有較大的難度。

2.2 風(fēng)能發(fā)電技術(shù)

現(xiàn)階段風(fēng)能利用主要有兩種形式，一種是獨(dú)立的少量風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種通常情況下是由個(gè)人投資商所擁有，供其個(gè)人電力需求；另一種是大數(shù)目的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也就是我們通常所指的風(fēng)力發(fā)電場。在風(fēng)電場中可以安裝數(shù)目眾多的風(fēng)機(jī)，發(fā)電容量可以達(dá)到1500 kW左右。

風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是一次能源開發(fā)和建設(shè)同時(shí)完工的項(xiàng)目，它不需要消耗燃料，而且初期投資很成本均較低。風(fēng)力發(fā)電之所以受到廣泛關(guān)注，主要原因就是分能蘊(yùn)藏量大，可再生無污染，而且建設(shè)周期短，投資靈活。

3 結(jié)語

分布式發(fā)電雖然是未來電力系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢，但目前還有很多關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)問題沒有得到解決。筆者目前的研究內(nèi)容之一就是分布式發(fā)電的并網(wǎng)，在今后的工作中，將繼續(xù)致力于該領(lǐng)域的深入研究，以期能夠得到更多有價(jià)值的成果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張保會.分散式能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)問題的研究[J].電力自動化設(shè)備，2007（12）：1-4+35.endprint

摘 要：基于電力市場可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)想，分布式發(fā)電技術(shù)以其獨(dú)有的特性受到了世界各國的廣泛關(guān)注，成為未來電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分之一。在集中式發(fā)電和大電網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù)，努力構(gòu)建混合型電力網(wǎng)絡(luò)將是未來的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電 電力系統(tǒng) 光伏 風(fēng)能

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0011-01

1 分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)主要影響

1.1 DG對電力系統(tǒng)規(guī)劃影響

運(yùn)行中電網(wǎng)隨機(jī)投入或者退出大量DG設(shè)備，將給整個(gè)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測帶來更多的不確定性，增加配電系統(tǒng)規(guī)劃者在預(yù)測負(fù)荷增長情況上的難度。在實(shí)際工作中，配電網(wǎng)規(guī)劃屬于動態(tài)規(guī)劃過程，配電網(wǎng)的很多動態(tài)屬性都與具體維數(shù)有著非常緊密的聯(lián)系。加之配電網(wǎng)其自身結(jié)構(gòu)特性，網(wǎng)絡(luò)中存在大量節(jié)點(diǎn)，如果在系統(tǒng)中額外增加較大數(shù)量的分布式發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，勢必會給設(shè)計(jì)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案增加巨大難度。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方一定要全面可靠的評估DG系統(tǒng)出現(xiàn)之后給整體造成的影響程度，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測方法和優(yōu)化理論，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)DG切入位置以及DG系統(tǒng)容量，進(jìn)而保證DG系統(tǒng)接入配電網(wǎng)絡(luò)之后，不會對其安全性和經(jīng)濟(jì)型造成過大影響。

1.2 DG對系統(tǒng)潮流、電能質(zhì)量的影響

DG接入配電系統(tǒng)之后會對其單向潮流結(jié)構(gòu)造成一定的影響，甚至于改變以往結(jié)構(gòu)形式，使得系統(tǒng)潮流大小及方向難以分析預(yù)測。DG在電力系統(tǒng)中的接入位置不同，也會產(chǎn)生不同效果，既有可能是饋線段潮流增加，同時(shí)也有可能使之減少。一旦饋線上DG的輸出功率大于負(fù)荷需求時(shí)，就會導(dǎo)致饋線某段線路或者整個(gè)線路潮流完全逆向，進(jìn)而使得原有電壓調(diào)整設(shè)備無法正常工作。此外，DG系統(tǒng)的接入隨機(jī)性較大，而且通常情況下是由很多可再生能源的存在，這些發(fā)電機(jī)每一次啟停操作均會引起系統(tǒng)電壓波動和閃變。

1.3 DG對系統(tǒng)運(yùn)行可靠安全性的影響

DG接入電力系統(tǒng)之后極有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性的下降，特別是典型放射狀配電系統(tǒng)，DG的接入將直接改變原有電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得短路電流等關(guān)鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴(yán)重破壞了保護(hù)設(shè)備相互之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，降低自動重合閘的保護(hù)性能。如要要進(jìn)行DG并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時(shí)非故障相出現(xiàn)過電壓，給工作人員的人身安全造成危害。在DG系統(tǒng)與主網(wǎng)分離之后，就會有孤島的出現(xiàn)，而且很多情況下這種孤島的出現(xiàn)是難以避免的。

2 基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽能發(fā)電技術(shù)

太陽能是目前使用最為廣泛同時(shí)也是技術(shù)相對較為成熟的可再生能源，它不需要燃料費(fèi)用，而且取用方式較為簡單。太陽能發(fā)電技術(shù)有兩種，一種是光伏發(fā)電，另一種是太陽熱發(fā)電。光伏發(fā)電是基于光伏效應(yīng)理論研發(fā)而成的，太陽光照射在太陽能電池硅板上產(chǎn)生直流電；太陽熱發(fā)電基于能量轉(zhuǎn)換理論，通過集熱器將太陽照射所產(chǎn)生的熱能，進(jìn)而把水轉(zhuǎn)化為水蒸氣推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，由發(fā)電機(jī)輸出工頻交流電。太陽能電池發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前使用更為廣泛的一種，它的系統(tǒng)示意圖如圖1所示，普通太陽能電池片只有1 m2大小，經(jīng)過太陽照射后能夠產(chǎn)生0.5 V左右電壓，其輸出功率非常有限，一般是在1W以內(nèi)。所以我們在日常生活中往往會看到由很多電池板組成的大型太陽能電池組件，目的就在于增大電池板與太陽光的接觸面積，進(jìn)而獲得更大的輸出功率。

太陽能電池生產(chǎn)成本較高，更為重要的一點(diǎn)是，太陽能電池的發(fā)電時(shí)間受到日照時(shí)間的嚴(yán)格限制，必須要配備相應(yīng)的高性能蓄電池或者其他發(fā)電設(shè)備來輔助跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷變化，這無疑會給太陽能發(fā)電站的建設(shè)和運(yùn)行增加額外成本。就目前情況來看，光伏發(fā)電是DG技術(shù)應(yīng)用較為廣泛的一種，但受限于其高昂的安裝費(fèi)用、電力供應(yīng)隨機(jī)性、較低的發(fā)電效率等因素，太陽能電池全面推廣還有較大的難度。

2.2 風(fēng)能發(fā)電技術(shù)

現(xiàn)階段風(fēng)能利用主要有兩種形式，一種是獨(dú)立的少量風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種通常情況下是由個(gè)人投資商所擁有，供其個(gè)人電力需求；另一種是大數(shù)目的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也就是我們通常所指的風(fēng)力發(fā)電場。在風(fēng)電場中可以安裝數(shù)目眾多的風(fēng)機(jī)，發(fā)電容量可以達(dá)到1500 kW左右。

風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是一次能源開發(fā)和建設(shè)同時(shí)完工的項(xiàng)目，它不需要消耗燃料，而且初期投資很成本均較低。風(fēng)力發(fā)電之所以受到廣泛關(guān)注，主要原因就是分能蘊(yùn)藏量大，可再生無污染，而且建設(shè)周期短，投資靈活。

3 結(jié)語

分布式發(fā)電雖然是未來電力系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢，但目前還有很多關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)問題沒有得到解決。筆者目前的研究內(nèi)容之一就是分布式發(fā)電的并網(wǎng)，在今后的工作中，將繼續(xù)致力于該領(lǐng)域的深入研究，以期能夠得到更多有價(jià)值的成果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張保會.分散式能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)問題的研究[J].電力自動化設(shè)備，2007（12）：1-4+35.endprint

摘 要：基于電力市場可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略構(gòu)想，分布式發(fā)電技術(shù)以其獨(dú)有的特性受到了世界各國的廣泛關(guān)注，成為未來電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分之一。在集中式發(fā)電和大電網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù)，努力構(gòu)建混合型電力網(wǎng)絡(luò)將是未來的一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電 電力系統(tǒng) 光伏 風(fēng)能

中圖分類號：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0011-01

1 分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)主要影響

1.1 DG對電力系統(tǒng)規(guī)劃影響

運(yùn)行中電網(wǎng)隨機(jī)投入或者退出大量DG設(shè)備，將給整個(gè)電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測帶來更多的不確定性，增加配電系統(tǒng)規(guī)劃者在預(yù)測負(fù)荷增長情況上的難度。在實(shí)際工作中，配電網(wǎng)規(guī)劃屬于動態(tài)規(guī)劃過程，配電網(wǎng)的很多動態(tài)屬性都與具體維數(shù)有著非常緊密的聯(lián)系。加之配電網(wǎng)其自身結(jié)構(gòu)特性，網(wǎng)絡(luò)中存在大量節(jié)點(diǎn)，如果在系統(tǒng)中額外增加較大數(shù)量的分布式發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，勢必會給設(shè)計(jì)最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案增加巨大難度。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)方一定要全面可靠的評估DG系統(tǒng)出現(xiàn)之后給整體造成的影響程度，根據(jù)負(fù)荷預(yù)測方法和優(yōu)化理論，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)DG切入位置以及DG系統(tǒng)容量，進(jìn)而保證DG系統(tǒng)接入配電網(wǎng)絡(luò)之后，不會對其安全性和經(jīng)濟(jì)型造成過大影響。

1.2 DG對系統(tǒng)潮流、電能質(zhì)量的影響

DG接入配電系統(tǒng)之后會對其單向潮流結(jié)構(gòu)造成一定的影響，甚至于改變以往結(jié)構(gòu)形式，使得系統(tǒng)潮流大小及方向難以分析預(yù)測。DG在電力系統(tǒng)中的接入位置不同，也會產(chǎn)生不同效果，既有可能是饋線段潮流增加，同時(shí)也有可能使之減少。一旦饋線上DG的輸出功率大于負(fù)荷需求時(shí)，就會導(dǎo)致饋線某段線路或者整個(gè)線路潮流完全逆向，進(jìn)而使得原有電壓調(diào)整設(shè)備無法正常工作。此外，DG系統(tǒng)的接入隨機(jī)性較大，而且通常情況下是由很多可再生能源的存在，這些發(fā)電機(jī)每一次啟停操作均會引起系統(tǒng)電壓波動和閃變。

1.3 DG對系統(tǒng)運(yùn)行可靠安全性的影響

DG接入電力系統(tǒng)之后極有可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性的下降，特別是典型放射狀配電系統(tǒng)，DG的接入將直接改變原有電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得短路電流等關(guān)鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴(yán)重破壞了保護(hù)設(shè)備相互之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行，降低自動重合閘的保護(hù)性能。如要要進(jìn)行DG并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時(shí)非故障相出現(xiàn)過電壓，給工作人員的人身安全造成危害。在DG系統(tǒng)與主網(wǎng)分離之后，就會有孤島的出現(xiàn)，而且很多情況下這種孤島的出現(xiàn)是難以避免的。

2 基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)

2.1 太陽能發(fā)電技術(shù)

太陽能是目前使用最為廣泛同時(shí)也是技術(shù)相對較為成熟的可再生能源，它不需要燃料費(fèi)用，而且取用方式較為簡單。太陽能發(fā)電技術(shù)有兩種，一種是光伏發(fā)電，另一種是太陽熱發(fā)電。光伏發(fā)電是基于光伏效應(yīng)理論研發(fā)而成的，太陽光照射在太陽能電池硅板上產(chǎn)生直流電；太陽熱發(fā)電基于能量轉(zhuǎn)換理論，通過集熱器將太陽照射所產(chǎn)生的熱能，進(jìn)而把水轉(zhuǎn)化為水蒸氣推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動，由發(fā)電機(jī)輸出工頻交流電。太陽能電池發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前使用更為廣泛的一種，它的系統(tǒng)示意圖如圖1所示，普通太陽能電池片只有1 m2大小，經(jīng)過太陽照射后能夠產(chǎn)生0.5 V左右電壓，其輸出功率非常有限，一般是在1W以內(nèi)。所以我們在日常生活中往往會看到由很多電池板組成的大型太陽能電池組件，目的就在于增大電池板與太陽光的接觸面積，進(jìn)而獲得更大的輸出功率。

太陽能電池生產(chǎn)成本較高，更為重要的一點(diǎn)是，太陽能電池的發(fā)電時(shí)間受到日照時(shí)間的嚴(yán)格限制，必須要配備相應(yīng)的高性能蓄電池或者其他發(fā)電設(shè)備來輔助跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷變化，這無疑會給太陽能發(fā)電站的建設(shè)和運(yùn)行增加額外成本。就目前情況來看，光伏發(fā)電是DG技術(shù)應(yīng)用較為廣泛的一種，但受限于其高昂的安裝費(fèi)用、電力供應(yīng)隨機(jī)性、較低的發(fā)電效率等因素，太陽能電池全面推廣還有較大的難度。

2.2 風(fēng)能發(fā)電技術(shù)

現(xiàn)階段風(fēng)能利用主要有兩種形式，一種是獨(dú)立的少量風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這種通常情況下是由個(gè)人投資商所擁有，供其個(gè)人電力需求；另一種是大數(shù)目的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也就是我們通常所指的風(fēng)力發(fā)電場。在風(fēng)電場中可以安裝數(shù)目眾多的風(fēng)機(jī)，發(fā)電容量可以達(dá)到1500 kW左右。

風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是一次能源開發(fā)和建設(shè)同時(shí)完工的項(xiàng)目，它不需要消耗燃料，而且初期投資很成本均較低。風(fēng)力發(fā)電之所以受到廣泛關(guān)注，主要原因就是分能蘊(yùn)藏量大，可再生無污染，而且建設(shè)周期短，投資靈活。

3 結(jié)語

分布式發(fā)電雖然是未來電力系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展趨勢，但目前還有很多關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)問題沒有得到解決。筆者目前的研究內(nèi)容之一就是分布式發(fā)電的并網(wǎng)，在今后的工作中，將繼續(xù)致力于該領(lǐng)域的深入研究，以期能夠得到更多有價(jià)值的成果。

參考文獻(xiàn)

[1] 張保會.分散式能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)問題的研究[J].電力自動化設(shè)備，2007（12）：1-4+35.endprint