新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响卢尚军

新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响卢尚军

卢尚军

（中国三峡新能源有限公司西北分公司甘肃兰州737100）

摘要：近年来，随着我国社会经济发展水平的不断提示以及可持续发展理念的日渐推进，再加之当前环境污染严重性及资源紧缺性等现实问题越演越烈，国家对于能源与电力供应的环保性、可靠性、安全性等相关要求也越来越高，由此也导致多数电网由于自身的缺陷已经无法满足这种时代发展的要求。为更好地改善这一现状及问题，分布式发电与新能源发电两种发电方法得以普及。本文就对新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响进行分析。

关键词：新能源发电；分布式发电；电力系统；影响

1分布式发电系统

在部分国家，主要通过发电单元的功率或与之相连的电网电压等级，来对分布式发电系统进行分类定义。通常，分布式发电可通过其规模、接入电压等级及原动机类型进行具体说明。

将发电单元接入配电网，对于电力系统是一项技术挑战，因为在传统配电网中潮流从高压侧流向低压侧。传统配电网是被动形式的，仅配置较少的测量装置和非常有限的主动控制功能，可自动适应不同负荷组合且无需人工干预。同时，由于电力需要时刻保持供需平衡，因此分布式发电功率的注入，需要大型集中式发电机组减少相应的功率输出。目前，集中式发电机组不但需实现供电功能，还需提供辅助服务（如电压和频率控制、备用电源等）。此类辅助功能对电力系统的稳定运行至关重要。随着分布式发电的广泛应用，分布式发电系统亦需要提供相应的辅助服务，从而在较少集中式发电机组参与运行的情况下，确保电力系统正常运行。

2分布式发电基本类型

目前我国分布式发电技术主要有以下三种形式：

（1）太阳能光伏发电，即依据相应的半导体材料成功的将太阳能转换为电能的发电形式。该形式由于无需消耗燃料，因此有效的降低了环境污染问题，同时该技术维护简便，对地域要求较低，因此在我国大多数区域均得到了很好的应用。此外，光伏电池能够将白天所收集的太阳能转化为电能工人们在夜间使用，从而也促使用电效率大幅度提升。但太阳能光伏发电也存在着一定的缺陷，即对于日常强度要求相对较高，这也是该技术的一大重要弊端。

（2）风力发电技术，即将风能转化为电能的发电技术，该技术不仅不涉及资源消耗，而且投入成本也相对较低，缺陷就是维护工作较为困难。

（3）燃料发电技术，即通过一系列的电化学反应将化学能转化为电能的发电形式，该形式需要电池不断的添加反应所需的燃料与催化剂，缺点就是对环境的污染性危害较大。

3分布式发电优点

分布式发电技术与传统发电方式相比呈现出许多优点，首先，过去必须建设规模较大的发电厂、配电站与变电站才能使用传统的供电系统，但是分布式发电不同，它可以利用可再生能源进行发电，包括风能、水能、太阳能等，也可以利用微型燃气轮机发电，这能够体现出分布式发电具有规模小、投入少、建设时间短、占地面积小等优点；其次，分布式发电经济性更强，分布式电源比传统的电力设施比较来看，与用户的距离更近，通常情况下可以实现直接就近供电，这不仅能够使输配电的损耗大大降低，而且其占用的土地和空间很小，也能够使投资成本得到压缩。除此之外，综合利用率高也是分布式发电系统的优势所在，这远远超过了传统供电模式的综合利用率；再次，电源相对独立是分布式发电系统的一个特点，这能够降低故障发生的频率，使供电系统更加稳定和持久。当有大面积电网出现停电故障时，分布式发电系统由于其设计的特殊性，仍然能够正常工作，使整体供电系统的可靠性大大提升；最后，与传统发电方式相比分布式发电更具有环保性，能够通过对可再生能源的利用来发电，使污染物的排放量降低，并且也能够最大程度减小由于建设高压输电线路而产生的电磁污染。

4分布式发电对电力系统的影响分析

分布式发电对于电力系统的影响主要体现在以下几个层面。

4.1分布式发电对电力系统电压的影响

在分布式发电模式中，电源主要是接入配电网，而在其接入之后，配电系统的电源结构也会由之前的放射状结构向多电源结构转变，相应的潮流大小与方向也会随之改变，进而也促使配电网的稳态电压发生改变，最终的导致之前的调压方案无法满足分布式电源接入后的配电网电压需求。此时为更好地避免对用户端所造成的影响也就需要对分布式电源接入对电力系统电压的影响进行重新评估。对这种影响进行量化分析的一大主要手段就是潮流计算，但由于传统的潮流计算并没有考虑到分布式发电的影响，因此也就失去的价值。基于这一情况，当前特对异步发电机及无磁调节能力的同步电机与燃料电池等几种较为典型的分布式电源进行建模，并提出了一套全新的给予灵敏度补偿的配电网潮流计算方法，该方法对于多电源配电系统完全适用。研究表明，分布式发电的接入会直接影响到配电网馈线上的电压分布，具体影响程度与所接入电源的接入位置、容量大小有直接关系。

4.2分布式发电对电力系统电能的影响

因为在分布式发电中，转化器的数量显著增加，因此对于电能的传输质量也会造成一定影响，导致电能传输质量显著降低。此外，因为分布式发电对电力系统电压也会存在一定影响，所以在使用一些功率较大的电源时，电力系统的电能传输质量与使用质量也会大幅度降低。但是，当系统整体用电负荷较大时，分布式发电则能够很好地降低配电网的负荷，并有效的防范了电力系统中故障事件的发生，由此也充分的保证了居民用电的稳定性与可靠性，进而也促使用电效率显著提升。

4.3分布式发电对继电保护的影响

绝大多数的配电系统均属于一种放射状结构，之所以采取这种结构七亩地也是为了能够维持运行的简单性及过电保护的经济性。当分布式电源接入后，系统原本的放射状网络也逐渐转变为全系的遍布电源和用户互联的网络，此时潮流也不再如之前一样单向的从变电站母线流向各负荷，进而也对系统的继电保护产生较大影响。首先，分布式电源在运行时可能会造成继电保护失效，其主要也是由于分布式电源所产生的故障电流引发经过馈线继电器的电流减小所致。其次，分布式电源接入后可能会造成继电保护发生误操作，相邻的馈线故障可能引发之前不存在故障的馈线发生跳闸。

4.4分布式发电对配电网的损耗的影响

传统供电方式会造成配电网的严重损耗，而分布式技术能够使这一问题得到改善，当配电网接入分布式电源后，对电网的损耗会大大降低。系统潮流会决定配电网损耗的大小，当分布式电源被接入后，会改变配电系统原本的符合分布，所以原本单向流动的配电网潮流也转变为双向流动。在配电网中接入同步发电机，能够同时为系统输入无功功率和有功功率，不仅能够对电网电压起到支撑作用，还能够降低整体系统的损耗。配电网中接入异步感应式发电机，系统所接收的为有功功率，能够使电网功率因素减少。除此之外，在计算潮流后能够发现，在配电网中接入异步感应式发电机也许会使配电网损耗提升。

结语

综上可知，分布式发电与新能源发电是目前电力行业的量大主要发电形式，其也具有着各自的优缺点。首先对于分布式发电而言，由于各电站之间相互独立，因此其安全性和可靠性相对较好，同时对于自然环境的依赖性较小；由于临近用电现场，所以输配电过程中的电能损耗也相对较小。但是采取分布式发电的方式往往也会由于发电单元的分散化，给管理工作带来了较大难度，同时各个发电单元建设较为繁琐，也会涉及到较大的人力和物力耗费问题。

参考文献

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[2]柏林.分布式发电及其对电力系统的影响[J].化工管理,2017(14):145-146.

[3]尹阜丰.分布式发电及其对电力系统的影响[J].科技创新与应用,2016(36):252.