新能源發(fā)電與分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響

殷玉萍

【摘 ?要】在改革開放的新時期，隨著社會經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對于新能源與電力供應(yīng)質(zhì)量的安全性與可靠性也提出了一種越來越嚴苛的要求。電網(wǎng)系統(tǒng)作為整個社會的重要基礎(chǔ)性工程，其一旦發(fā)生意外情況，也必將會造成重大的嚴重后果，輕則大面積停電，重則威脅國家安全。電力供應(yīng)在社會生活中的重要作用不言而喻。新能源發(fā)電與分布式發(fā)電是目前電力領(lǐng)域的量大主要發(fā)電形式，均有著各自的優(yōu)缺點，同時對于電力系統(tǒng)的影響也不盡相同?；诖耍疚木突谛履茉窗l(fā)電與分布式發(fā)電的基本概念，重點針對其給電力系統(tǒng)所造成的影響進行了分析，旨在能夠為未來電力事業(yè)的發(fā)展有所參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】新能源發(fā)電;分布式發(fā)電;電力系統(tǒng);影響;電力供應(yīng)質(zhì)量

引言

分析了分布式發(fā)電和新能源發(fā)電的特點，分別論述了對電力系統(tǒng)的影響，并進行了對比研究。實踐證明，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，采用多項新能源發(fā)電技術(shù)的共同運用，有利于減少污染，提高電網(wǎng)運行效率和穩(wěn)定性。

1分布式發(fā)電的概念及優(yōu)點

分布式發(fā)電通常是指電能產(chǎn)生或儲存能量的系統(tǒng)，為滿足附近用戶的需要或者支持電網(wǎng)的運行，布置在用戶附近的小型的、模塊化的發(fā)電單元，通常發(fā)電功率在30MW以下，主要包括以液體或氣體為燃料的內(nèi)燃機、微型燃氣輪機、太陽能發(fā)電（光伏電池、光熱發(fā)電）、生物質(zhì)能發(fā)電等。分布式發(fā)電是由美國在1978年作為法規(guī)公布并予以推廣，然后逐漸被其他國家所接受。之所以分布式發(fā)電能夠被廣大國家所接受的原因在于，它具有輸電損失小、熱點適應(yīng)性好、能源利用效率高，環(huán)境污染小、可持續(xù)發(fā)展、安全性高等特點，無論是在農(nóng)村還是在城市都適合建設(shè)和發(fā)展分布式發(fā)電，總而言之就是不以大規(guī)模遠距離運輸電力為目的建設(shè)。分布式發(fā)電使用的對象非常廣泛，“家家都是電廠”，其實說的就是一種廣義上的分布式概念。隨著技術(shù)成熟，小到一個家庭，大到一個工廠都可以運用適合的應(yīng)用設(shè)備。什么是電力系統(tǒng)？電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、送變電線路、供配電所和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。為實現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對電能的生產(chǎn)過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全優(yōu)質(zhì)的電能。

2分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響分析

2.1分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)電壓的影響

在分布式發(fā)電模式中，電源主要是接入配電網(wǎng)，而在其接入之后，配電系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)也會由之前的放射狀結(jié)構(gòu)向多電源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，相應(yīng)的潮流大小與方向也會隨之改變，進而也促使配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓發(fā)生改變，最終的導(dǎo)致之前的調(diào)壓方案無法滿足分布式電源接入后的配電網(wǎng)電壓需求。此時為更好地避免對用戶端所造成的影響也就需要對分布式電源接入對電力系統(tǒng)電壓的影響進行重新評估。對這種影響進行量化分析的一大主要手段就是潮流計算，但由于傳統(tǒng)的潮流計算并沒有考慮到分布式發(fā)電的影響，因此也就失去的價值?；谶@一情況，當(dāng)前特對異步發(fā)電機及無磁調(diào)節(jié)能力的同步電機與燃料電池等幾種較為典型的分布式電源進行建模，并提出了一套全新的給予靈敏度補償?shù)呐潆娋W(wǎng)潮流計算方法，該方法對于多電源配電系統(tǒng)完全適用。研究表明，分布式發(fā)電的接入會直接影響到配電網(wǎng)饋線上的電壓分布，具體影響程度與所接入電源的接入位置、容量大小有直接關(guān)系。

2.2分布式發(fā)電對繼電保護的影響

系統(tǒng)在農(nóng)村大多為放射狀結(jié)構(gòu)，因為這樣的結(jié)構(gòu)可以使得結(jié)構(gòu)運行更加方便，在保護電流方面也起到一定的作用。放射狀結(jié)構(gòu)可以在配電網(wǎng)接入分布式電源之后使潮流多方向流入各負荷，所以，分布式發(fā)電對配電網(wǎng)原有的繼電保護有著很大的作用。

2.3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(diào)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?shù)呐潆娋W(wǎng)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(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（PenetrationLeve1）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。

2.4再生能源發(fā)電對電網(wǎng)運行的影響

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，全國水電裝機容量將達到3億kW（其中小水電7500萬kW），生物質(zhì)能發(fā)電裝機3000萬kW。風(fēng)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(wǎng)過程對電網(wǎng)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(wǎng)前發(fā)電機本身沒有電壓。因此并網(wǎng)時必然伴隨一個過渡過程，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，大量異步電機同時并網(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)備的正常運行.甚至?xí)绊懙秸麄€電網(wǎng)的穩(wěn)定與安全。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(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)電機組同時直接并網(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)電機組的大量停運會造成損失大量的機端電容補償。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。

結(jié)語

分布式發(fā)電各電站相互獨立，不會說一個地方出故障導(dǎo)致全部的供電系統(tǒng)不能用，因此，它的安全性、可靠性比較好，且受自然條件影響較小;輸電損失較小，不用建立配電站，可以降低或者避免附加的輸電配電成本;方便，實用性高，但是，采用分布式發(fā)電的方式會導(dǎo)致管理難度加大，分散化的發(fā)電單元不易于管理，且單個發(fā)電單元建設(shè)繁瑣，也會造成耗費人力物力的情況。建立結(jié)構(gòu)合理的大型電力系統(tǒng)不僅便于電能生產(chǎn)與消費的集中管理、統(tǒng)一調(diào)度和分配，減少總裝機容量節(jié)省動力設(shè)施投資，且有利于能源的合理開發(fā)和利用，提高資源利用率，滿足國家日益增長的經(jīng)濟需要和人民生活水平的需要，確保經(jīng)濟發(fā)展安全。綜上所述，對比分布式發(fā)電與新能源發(fā)電的各種優(yōu)缺點以及對電力系統(tǒng)的影響，應(yīng)該把這兩種方式結(jié)合起來，不應(yīng)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(xié)調(diào)，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(yīng)用。

參考文獻：

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（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）