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)略構想，分布式發(fā)電技術以其獨有的特性受到了世界各國的廣泛關注，成為未來電網(wǎng)建設的重要組成部分之一。在集中式發(fā)電和大電網(wǎng)的基礎之上，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術，努力構建混合型電力網(wǎng)絡將是未來的一個重點發(fā)展趨勢。

關鍵詞：分布式發(fā)電 電力系統(tǒng) 光伏 風能

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：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

運行中電網(wǎng)隨機投入或者退出大量DG設備，將給整個電力系統(tǒng)負荷預測帶來更多的不確定性，增加配電系統(tǒng)規(guī)劃者在預測負荷增長情況上的難度。在實際工作中，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)其自身結構特性，網(wǎng)絡中存在大量節(jié)點，如果在系統(tǒng)中額外增加較大數(shù)量的分布式發(fā)電機節(jié)點，勢必會給設計最優(yōu)網(wǎng)絡布置方案增加巨大難度。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計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)負荷預測方法和優(yōu)化理論，準確設計DG切入位置以及DG系統(tǒng)容量，進而保證DG系統(tǒng)接入配電網(wǎng)絡之后，不會對其安全性和經(jīng)濟型造成過大影響。

1.2 DG對系統(tǒng)潮流、電能質量的影響

DG接入配電系統(tǒng)之后會對其單向潮流結構造成一定的影響，甚至于改變以往結構形式，使得系統(tǒng)潮流大小及方向難以分析預測。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，同時也有可能使之減少。一旦饋線上DG的輸出功率大于負荷需求時，就會導致饋線某段線路或者整個線路潮流完全逆向，進而使得原有電壓調整設備無法正常工作。此外，DG系統(tǒng)的接入隨機性較大，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)運行可靠安全性的影響

DG接入電力系統(tǒng)之后極有可能導致整個系統(tǒng)運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)結構，使得短路電流等關鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡設計的保護裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴重破壞了保護設備相互之間的協(xié)調運行，降低自動重合閘的保護性能。如要要進行DG并網(wǎng)運行時，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時非故障相出現(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

2.1 太陽能發(fā)電技術

太陽能是目前使用最為廣泛同時也是技術相對較為成熟的可再生能源，它不需要燃料費用，而且取用方式較為簡單。太陽能發(fā)電技術有兩種，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)電基于能量轉換理論，通過集熱器將太陽照射所產(chǎn)生的熱能，進而把水轉化為水蒸氣推動汽輪機轉動，由發(fā)電機輸出工頻交流電。太陽能電池發(fā)電技術是當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，更為重要的一點是，太陽能電池的發(fā)電時間受到日照時間的嚴格限制，必須要配備相應的高性能蓄電池或者其他發(fā)電設備來輔助跟蹤系統(tǒng)負荷變化，這無疑會給太陽能發(fā)電站的建設和運行增加額外成本。就目前情況來看，光伏發(fā)電是DG技術應用較為廣泛的一種，但受限于其高昂的安裝費用、電力供應隨機性、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 風能發(fā)電技術

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

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

3 結語

分布式發(fā)電雖然是未來電力系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢，但目前還有很多關鍵技術和重點問題沒有得到解決。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)致力于該領域的深入研究，以期能夠得到更多有價值的成果。

參考文獻

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

摘 要：基于電力市場可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略構想，分布式發(fā)電技術以其獨有的特性受到了世界各國的廣泛關注，成為未來電網(wǎng)建設的重要組成部分之一。在集中式發(fā)電和大電網(wǎng)的基礎之上，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術，努力構建混合型電力網(wǎng)絡將是未來的一個重點發(fā)展趨勢。

關鍵詞：分布式發(fā)電 電力系統(tǒng) 光伏 風能

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：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

運行中電網(wǎng)隨機投入或者退出大量DG設備，將給整個電力系統(tǒng)負荷預測帶來更多的不確定性，增加配電系統(tǒng)規(guī)劃者在預測負荷增長情況上的難度。在實際工作中，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)其自身結構特性，網(wǎng)絡中存在大量節(jié)點，如果在系統(tǒng)中額外增加較大數(shù)量的分布式發(fā)電機節(jié)點，勢必會給設計最優(yōu)網(wǎng)絡布置方案增加巨大難度。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計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)負荷預測方法和優(yōu)化理論，準確設計DG切入位置以及DG系統(tǒng)容量，進而保證DG系統(tǒng)接入配電網(wǎng)絡之后，不會對其安全性和經(jīng)濟型造成過大影響。

1.2 DG對系統(tǒng)潮流、電能質量的影響

DG接入配電系統(tǒng)之后會對其單向潮流結構造成一定的影響，甚至于改變以往結構形式，使得系統(tǒng)潮流大小及方向難以分析預測。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，同時也有可能使之減少。一旦饋線上DG的輸出功率大于負荷需求時，就會導致饋線某段線路或者整個線路潮流完全逆向，進而使得原有電壓調整設備無法正常工作。此外，DG系統(tǒng)的接入隨機性較大，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)運行可靠安全性的影響

DG接入電力系統(tǒng)之后極有可能導致整個系統(tǒng)運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)結構，使得短路電流等關鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡設計的保護裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴重破壞了保護設備相互之間的協(xié)調運行，降低自動重合閘的保護性能。如要要進行DG并網(wǎng)運行時，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時非故障相出現(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

2.1 太陽能發(fā)電技術

太陽能是目前使用最為廣泛同時也是技術相對較為成熟的可再生能源，它不需要燃料費用，而且取用方式較為簡單。太陽能發(fā)電技術有兩種，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)電基于能量轉換理論，通過集熱器將太陽照射所產(chǎn)生的熱能，進而把水轉化為水蒸氣推動汽輪機轉動，由發(fā)電機輸出工頻交流電。太陽能電池發(fā)電技術是當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，更為重要的一點是，太陽能電池的發(fā)電時間受到日照時間的嚴格限制，必須要配備相應的高性能蓄電池或者其他發(fā)電設備來輔助跟蹤系統(tǒng)負荷變化，這無疑會給太陽能發(fā)電站的建設和運行增加額外成本。就目前情況來看，光伏發(fā)電是DG技術應用較為廣泛的一種，但受限于其高昂的安裝費用、電力供應隨機性、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 風能發(fā)電技術

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

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

3 結語

分布式發(fā)電雖然是未來電力系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢，但目前還有很多關鍵技術和重點問題沒有得到解決。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)致力于該領域的深入研究，以期能夠得到更多有價值的成果。

參考文獻

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

摘 要：基于電力市場可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略構想，分布式發(fā)電技術以其獨有的特性受到了世界各國的廣泛關注，成為未來電網(wǎng)建設的重要組成部分之一。在集中式發(fā)電和大電網(wǎng)的基礎之上，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術，努力構建混合型電力網(wǎng)絡將是未來的一個重點發(fā)展趨勢。

關鍵詞：分布式發(fā)電 電力系統(tǒng) 光伏 風能

中圖分類號：TM732 文獻標識碼：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

運行中電網(wǎng)隨機投入或者退出大量DG設備，將給整個電力系統(tǒng)負荷預測帶來更多的不確定性，增加配電系統(tǒng)規(guī)劃者在預測負荷增長情況上的難度。在實際工作中，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)其自身結構特性，網(wǎng)絡中存在大量節(jié)點，如果在系統(tǒng)中額外增加較大數(shù)量的分布式發(fā)電機節(jié)點，勢必會給設計最優(yōu)網(wǎng)絡布置方案增加巨大難度。所以，電力系統(tǒng)規(guī)劃設計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)負荷預測方法和優(yōu)化理論，準確設計DG切入位置以及DG系統(tǒng)容量，進而保證DG系統(tǒng)接入配電網(wǎng)絡之后，不會對其安全性和經(jīng)濟型造成過大影響。

1.2 DG對系統(tǒng)潮流、電能質量的影響

DG接入配電系統(tǒng)之后會對其單向潮流結構造成一定的影響，甚至于改變以往結構形式，使得系統(tǒng)潮流大小及方向難以分析預測。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，同時也有可能使之減少。一旦饋線上DG的輸出功率大于負荷需求時，就會導致饋線某段線路或者整個線路潮流完全逆向，進而使得原有電壓調整設備無法正常工作。此外，DG系統(tǒng)的接入隨機性較大，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)運行可靠安全性的影響

DG接入電力系統(tǒng)之后極有可能導致整個系統(tǒng)運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)結構，使得短路電流等關鍵參數(shù)均發(fā)生不同程度的變化。甚至于會促使原有網(wǎng)絡設計的保護裝置出現(xiàn)誤動作情況，嚴重破壞了保護設備相互之間的協(xié)調運行，降低自動重合閘的保護性能。如要要進行DG并網(wǎng)運行時，一定要保證系統(tǒng)可靠接地，以防止單相接地短路時非故障相出現(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

2.1 太陽能發(fā)電技術

太陽能是目前使用最為廣泛同時也是技術相對較為成熟的可再生能源，它不需要燃料費用，而且取用方式較為簡單。太陽能發(fā)電技術有兩種，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)電基于能量轉換理論，通過集熱器將太陽照射所產(chǎn)生的熱能，進而把水轉化為水蒸氣推動汽輪機轉動，由發(fā)電機輸出工頻交流電。太陽能電池發(fā)電技術是當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，更為重要的一點是，太陽能電池的發(fā)電時間受到日照時間的嚴格限制，必須要配備相應的高性能蓄電池或者其他發(fā)電設備來輔助跟蹤系統(tǒng)負荷變化，這無疑會給太陽能發(fā)電站的建設和運行增加額外成本。就目前情況來看，光伏發(fā)電是DG技術應用較為廣泛的一種，但受限于其高昂的安裝費用、電力供應隨機性、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 風能發(fā)電技術

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

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

3 結語

分布式發(fā)電雖然是未來電力系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢，但目前還有很多關鍵技術和重點問題沒有得到解決。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)致力于該領域的深入研究，以期能夠得到更多有價值的成果。

參考文獻

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