關(guān)華明

摘 要：隨著能源消耗的日益增加，溫室效應(yīng)不斷加重，國家大力提倡節(jié)能減排，開發(fā)利用新能源的呼聲不斷高漲。分布式發(fā)電技術(shù)因其具有充分使用各種分散的清潔能源、利用效率高、環(huán)境污染小等特點而受到廣泛關(guān)注和研究，分布式發(fā)電技術(shù)將成為未來電網(wǎng)系統(tǒng)的主流技術(shù)。文章闡述了配電網(wǎng)分布式電源在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和使用情況，對該技術(shù)的運用特點進(jìn)行了詳細(xì)介紹，探討了配電網(wǎng)大量并入分布式電源對電網(wǎng)運行穩(wěn)定性、供電可靠性以及對配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃的影響，同時也展望了分布式電源的研究方向和有待提高的方面。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；運用特點

中圖分類號：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）17-0122-02

經(jīng)濟(jì)的增長伴隨著能源的消耗增加與化石燃料儲能的減少、環(huán)境保護(hù)意識的提高等多方面因素之間的矛盾使得我們迫切需要找尋更加清潔、取之不盡的新能源來代替現(xiàn)有的能耗模式。地?zé)崮?、風(fēng)能、太陽能等可再生能源的使用讓我們看到了未來能源發(fā)展的新方向，但是這些新能源都有其不可避免的缺點：典型的地域性和分散性。由此，配電網(wǎng)分布式發(fā)電技術(shù)在這種條件下被提出，用以充分利用那些分散的新能源進(jìn)行電能生產(chǎn)和輸送使用。

1 分布式發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1 國外分布式發(fā)電現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國家不論在科技上還是在經(jīng)濟(jì)上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于發(fā)展中國家，他們在很早以前就出現(xiàn)了電能短缺問題和環(huán)境破壞嚴(yán)重的問題，所以他們也更先的尋找能夠解決這些問題的方法，分布式發(fā)電技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已出現(xiàn)四十余年，隨著近年來全球的廣泛關(guān)注和研究，分布式發(fā)電技術(shù)在國外發(fā)達(dá)國家更加成熟的應(yīng)用。

美國作為世界第一的科技強國和第一經(jīng)濟(jì)體，對能源的需求是巨大的，所以美國早就開始開發(fā)使用分布式發(fā)電技術(shù)了，到如今美國有超過六千座分布式能源站。在美國，分布式發(fā)電系統(tǒng)可以并網(wǎng)運行且向電網(wǎng)售電。

日本由于領(lǐng)土小，本土化石燃料極度缺乏。但是其卻是世界第三大經(jīng)濟(jì)體，工業(yè)技術(shù)異常發(fā)達(dá)，對能源的需求也就非常龐大，所以日本在很早就使用分布式發(fā)電技術(shù)廣泛的收集風(fēng)能和太陽能。從二十世紀(jì)八十年代以來，日本熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以360 MW的速度增長。

1.2 國內(nèi)分布式發(fā)電現(xiàn)狀及前景

我國分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展時間還不長久，沒有明確的分布式電源與配電網(wǎng)聯(lián)結(jié)標(biāo)準(zhǔn)。同時我國電網(wǎng)不夠完善，國外研究成果不能直接應(yīng)用于我國電網(wǎng)。在我國，分布式電源發(fā)展尚處于起步階段，發(fā)電量和裝機容量所占的比重都較小，其并網(wǎng)更是重要難題。但是，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提高和對環(huán)境保護(hù)意識的增強，新能源使用的發(fā)展加快了分布式發(fā)電技術(shù)的研究。十二五發(fā)改委發(fā)布了《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，這讓我國的分布式發(fā)電技術(shù)不論是從環(huán)境保護(hù)方面還是可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面都有了無限廣闊的研究和應(yīng)用前景。

2 分布式電源的特點

分布式電源被定義為發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。分布式電源可以作為一個獨立的發(fā)電系統(tǒng)直接給人們提供電能滿足需求，也可以并入電網(wǎng)對電網(wǎng)進(jìn)行能源補充，這是一種與傳統(tǒng)供電模式完全不同的新型供電模式。其主要利用風(fēng)能、太陽能、潮汐、地?zé)岬惹鍧嵖稍偕茉窗l(fā)電、供電。

2.1 分布式電源的優(yōu)點

分布式發(fā)電由于其獨有的小模塊化和分散化等因素，使得其可以合理的使用各種資源進(jìn)行發(fā)電，改善能源分布結(jié)構(gòu)，平衡能源分布不均的問題，提高了自然界中能源的利用率。又因其主要使用風(fēng)能、太陽能等能源，可以有效地減少二氧化碳、氮氣以及二氧化硫等廢氣的排放，減緩溫室效應(yīng)，對環(huán)境保護(hù)大大有利。同時其可以直接供電滿足用電需求的特點解決了部分地區(qū)由于條件惡劣輸電線路無法架設(shè)造成的常年缺電問題，減少了輸電線架設(shè)成本。當(dāng)分布式電源并入配電網(wǎng)使用時，可以對電網(wǎng)進(jìn)行電能補充，在用電高峰時期可以保證電網(wǎng)更加安全可靠地供電。

2.2 分布式電源的不足

雖然分布式電源的使用有以上諸多優(yōu)點，但是在大量實踐過程中，還是發(fā)現(xiàn)了一些分布式電源的不足。首先，分布式發(fā)電所使用的風(fēng)能和太陽能等能源具有不確定性和不連續(xù)的特點，因此所發(fā)出來的電能也就具有了隨時的波動性，分布式電源單獨作為發(fā)電系統(tǒng)時不能滿足電能質(zhì)量。其次，隨著配電網(wǎng)廣泛的并入分布式電源，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，使得配電網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃越來越困難。同時由于大量的分布式電源對配電網(wǎng)的電能補充，改變了以往配電網(wǎng)為整個電力系統(tǒng)的終端地位，讓其有可能成為部分電網(wǎng)系統(tǒng)的能源供應(yīng)點，以至于使得電能在電力系統(tǒng)和配電網(wǎng)之間相互傳遞和交換。這樣會對電力系統(tǒng)中的潮流分布、電壓、頻率以及網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生巨大影響。

3 分布式電源對配電網(wǎng)的影響

隨著政策的推廣，分布式電源廣泛的并入配電網(wǎng)使用，對配電網(wǎng)本身各個方面都有巨大的改變和影響，同時也對配電網(wǎng)的規(guī)劃增加了不少困難。配電網(wǎng)本身就具有線路長、節(jié)點多、分布復(fù)雜以及網(wǎng)絡(luò)損耗大的缺點。在廣泛接入分布式電源后，不僅增加了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，更改變了電能傳輸?shù)姆较?，使配電網(wǎng)從一個較簡單的放射狀的無源網(wǎng)絡(luò)衍變成了一個有多個分布式電源的有源網(wǎng)絡(luò)。這對配電網(wǎng)的規(guī)劃、管理、控制以及能源調(diào)度造成很多難題。

3.1 分布式電源對配電網(wǎng)運行的影響

①電壓偏差和波動。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)是一個放射狀的無源網(wǎng)絡(luò)，其電壓是逐級降低的，各節(jié)點電壓水平有潮流分布決定，當(dāng)負(fù)荷變化時，各節(jié)點電壓也隨之相應(yīng)改變，具有一定的規(guī)律性。但是在接入分布式電源后，配電網(wǎng)衍變成了一個有多個分布式電源的有源網(wǎng)絡(luò)，相當(dāng)于多個傳統(tǒng)無源配電網(wǎng)疊加而成，各節(jié)點電壓不再滿足逐級降低的規(guī)律。當(dāng)負(fù)荷改變后，各節(jié)點也不再具有以往的規(guī)律性。分布式電源的接入對各節(jié)點造成電壓偏差和波動。

②對電能質(zhì)量影響。分布式電源具有對配電網(wǎng)進(jìn)行電能補充的作用，在負(fù)荷高峰時期能保證電力系統(tǒng)有充足的電能供應(yīng)，提高了整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量；但是，由于其使用的主要是風(fēng)能和太陽能等隨機性和時變性能源，并且存在頻繁的投入和切除配電網(wǎng)的操作，這些因素都會在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生電壓閃變和諧波。從這方面來看分布式電源又對電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量有不利的影響。

③對繼電保護(hù)影響。傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流分布具有單向性的特點，所以繼電保護(hù)一般采用三段式由低到高逐次保護(hù)動作，以時間差作為區(qū)分故障距離，有很好的邏輯和條理。但是分布式電源使配電網(wǎng)的潮流分布具有了多方向性，當(dāng)線路發(fā)生故障時，原有的三段保護(hù)將不能判別故障的遠(yuǎn)近甚至有可能不能發(fā)現(xiàn)故障，從而不能正確的做出動作。

3.2 分布式電源對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

①加大負(fù)荷需求的預(yù)測難度。分布式電源一般安裝在靠近負(fù)荷處，負(fù)荷對電能的使用有了更多的選擇，既可選擇配電網(wǎng)也可使用分布式電源，這樣加大配電網(wǎng)負(fù)荷需求的預(yù)測難度，影響配電網(wǎng)的正確規(guī)劃。

②增大管理難度。由于我國還沒有獨立的公司或個人投資建設(shè)分布式電源發(fā)電在并網(wǎng)售電給電力系統(tǒng)，所以沒有制定出明確統(tǒng)一的電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)。如果在不久的將來出現(xiàn)私營的分布式電源接入到配電網(wǎng)，將不得不安裝電能計量設(shè)備和制定一系列的維護(hù)電網(wǎng)安全和保證電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)和措施。

③增大最優(yōu)規(guī)劃難度。配電網(wǎng)是一個具有幾千上萬節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，本身規(guī)劃就已經(jīng)是一個動態(tài)多目標(biāo)不確定性非線性整數(shù)規(guī)劃問題，規(guī)劃起來非常繁瑣。分布式電源的并入使用將大大增加原有配電網(wǎng)的節(jié)點數(shù)，同時還要考慮分布式電源的其他目標(biāo)以及約束條件，使得新的配電網(wǎng)規(guī)劃起來更加復(fù)雜。

4 結(jié)語和展望

分布式發(fā)電技術(shù)將成為本世紀(jì)電力行業(yè)發(fā)展的新方向，對未來能源政策和規(guī)劃具有重大影響。為了更好地發(fā)展和研究分布式發(fā)電技術(shù)，在今后的研究中要考慮到以下幾方面：

①根據(jù)分布式發(fā)電所使用的能源不同以及考慮能源分布不均等問題，合理的開發(fā)利用各種有用的資源，提高資源利用率。

②減少分布式電源使用時產(chǎn)生的諧波，有效地降低分布式電源對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的不利影響，提高配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，降低網(wǎng)絡(luò)損耗。

③充分考慮分布式電源在配電網(wǎng)中容量以及地理位置的選擇，保證滿足安全的同時利益最大化。

在如今電網(wǎng)改革的關(guān)鍵時刻，對分布式電源的深入研究和廣泛使用，將更快更好的促進(jìn)我國電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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