新能源發電與分布式發電及其對電力系統的影響

殷玉萍

【摘 ?要】在改革開放的新時期，隨著社會經濟與科學技術的蓬勃發展，對于新能源與電力供應質量的安全性與可靠性也提出了一種越來越嚴苛的要求。電網系統作為整個社會的重要基礎性工程，其一旦發生意外情況，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。電力供應在社會生活中的重要作用不言而喻。新能源發電與分布式發電是目前電力領域的量大主要發電形式，均有著各自的優缺點，同時對于電力系統的影響也不盡相同?；诖?，本文就基于新能源發電與分布式發電的基本概念，重點針對其給電力系統所造成的影響進行了分析，旨在能夠為未來電力事業的發展有所參考和借鑒。

【關鍵詞】新能源發電;分布式發電;電力系統;影響;電力供應質量

引言

分析了分布式發電和新能源發電的特點，分別論述了對電力系統的影響，并進行了對比研究。實踐證明，未來電力系統的發展是基于新能源分布式發電技術的融合發展，采用多項新能源發電技術的共同運用，有利于減少污染，提高電網運行效率和穩定性。

1分布式發電的概念及優點

分布式發電通常是指電能產生或儲存能量的系統，為滿足附近用戶的需要或者支持電網的運行，布置在用戶附近的小型的、模塊化的發電單元，通常發電功率在30MW以下，主要包括以液體或氣體為燃料的內燃機、微型燃氣輪機、太陽能發電（光伏電池、光熱發電）、生物質能發電等。分布式發電是由美國在1978年作為法規公布并予以推廣，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、熱點適應性好、能源利用效率高，環境污染小、可持續發展、安全性高等特點，無論是在農村還是在城市都適合建設和發展分布式發電，總而言之就是不以大規模遠距離運輸電力為目的建設。分布式發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。隨著技術成熟，小到一個家庭，大到一個工廠都可以運用適合的應用設備。什么是電力系統？電力系統是由發電廠、送變電線路、供配電所和用電等環節組成的電能生產與消費系統。它的功能是將自然界的一次能源通過發電動力裝置轉化為電能，再經輸電、變電和配電將電能供應到各用戶。為實現這一功能，電力系統在各個環節和不同層次還具有相應的信息與控制系統，對電能的生產過程進行測量、調節、控制、保護、通信和調度，以保證用戶獲得安全優質的電能。

2分布式發電對電力系統的影響分析

2.1分布式發電對電力系統電壓的影響

在分布式發電模式中，電源主要是接入配電網，而在其接入之后，配電系統的電源結構也會由之前的放射狀結構向多電源結構轉變，相應的潮流大小與方向也會隨之改變，進而也促使配電網的穩態電壓發生改變，最終的導致之前的調壓方案無法滿足分布式電源接入后的配電網電壓需求。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，但由于傳統的潮流計算并沒有考慮到分布式發電的影響，因此也就失去的價值。基于這一情況，當前特對異步發電機及無磁調節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的配電網潮流計算方法，該方法對于多電源配電系統完全適用。研究表明，分布式發電的接入會直接影響到配電網饋線上的電壓分布，具體影響程度與所接入電源的接入位置、容量大小有直接關系。

2.2分布式發電對繼電保護的影響

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

2.3分布式發電對電力系統電壓的影響

分布式電源主要接入配電網，在接入DG之后，配電系統從放射狀結構變為多電源結構，潮流的大小和方向有可能發生巨大改變，使配電網的穩態電壓也發生變化，原有的調壓方案不一定能滿足接入分布式電源后的配電網電壓要求。因此必須評估分布式電源對電力系統電壓的影響，以保證在分布式電源應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，但傳統的潮流計算方法由于沒有考慮分布式發電的影響，因而失效。對異步發電機、無勵磁調節能力的同步發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的配電網潮流計算方法，適合包含各種不同DG形式的多電源配電系統。分布式發電對配電網電壓的影響主要如下：（1）分布式發電的接入會對配電網饋線上的電壓分布產生重大影響，具體影響與分布式電源的容量大小、接入位置有很大的關系。（2）同樣滲透率（PenetrationLeve1）的分布式電源集中在同一節點，對電壓的支持效果要弱于分布在多個節點上。

2.4再生能源發電對電網運行的影響

國家發改委公布的《可再生能源中長期發展規劃》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），生物質能發電裝機3000萬kW。風電裝機3000萬kW，太陽能發電裝機180萬kW。可以看出，隨著可再生能源發電容量在電力系統中所占比例的增加，其對電力系統的影響就會越來越顯著。1）并網過程對電網的沖擊部分可再生能源發電機組由于容量小，常常采用異步發電機。由于沒有獨立的勵磁裝置，并網前發電機本身沒有電壓。因此并網時必然伴隨一個過渡過程，會出現5—6倍額定電流的沖擊電流。對小容量的電網而言，大量異步電機同時并網瞬間將會造成電網電壓的大幅度下跌.從而影響接在同一電網上的其它電器設備的正常運行.甚至會影響到整個電網的穩定與安全。2）對系統穩定性的影響大型電網一般具有足夠的備用容量和調節能力。風電進入一般不必考慮頻率穩定性問題，但是對于孤立運行的小型電網.風電帶來的頻率偏移和穩定性問題不容忽視。若大型風電場多臺風力發電機組同時直接并網會造成電網電壓驟降：當風速超過切出值，風力發電機會從額定出力狀態自動退出并網狀態，風力發電機組的大量停運會造成損失大量的機端電容補償。從而會導致電網電壓韻突降，而電網電壓突降必然會導致系統電壓穩定性水平的降低161。

結語

分布式發電各電站相互獨立，不會說一個地方出故障導致全部的供電系統不能用，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，采用分布式發電的方式會導致管理難度加大，分散化的發電單元不易于管理，且單個發電單元建設繁瑣，也會造成耗費人力物力的情況。建立結構合理的大型電力系統不僅便于電能生產與消費的集中管理、統一調度和分配，減少總裝機容量節省動力設施投資，且有利于能源的合理開發和利用，提高資源利用率，滿足國家日益增長的經濟需要和人民生活水平的需要，確保經濟發展安全。綜上所述，對比分布式發電與新能源發電的各種優缺點以及對電力系統的影響，應該把這兩種方式結合起來，不應該只依靠單一的方式進行發電，使其在同一個供電系統中相互補充，相互協調，從而穩定電壓，提高資源的利用率，優化資源配置、達到可持續發展的目標，使污染越來越小。相信，在未來的發展中，分布式新能源發電將會得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1]張僥，晁勤，李育強.分布式發電接入電網繼電保護研究[J].電力自動化儀表，2016（5）：10-12，15.

[2]易桂平，胡仁杰.分布式電源接入電網的電能質量問題研究綜述[J].電網與清潔能源，2015（1）：38-46

（作者單位：國網太原供電公司）