张晓丽
锡林郭勒盟电力勘察设计院有限公司内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市026000
摘要：论述了分布式发电的概念及其特点，重点分析了分布式电源加入电网对电力系统规划、保护和电压的影响、对可靠性的影响。最后对含分布式发电电源的电力系统的研究方向进行了展望。
关键词：分布式发电；规划；电能质量；可靠性；保护
目前,大电网与分布式发电相结合被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式,是21世纪电力工业的发展方向。近年来,对新型分布式发电技术的研究取得了突破性的进展,分布式发电有望在电能生产中占有越来越大的比重,并对电力系统产生重大的影响。
1分布式发电技术
分布式发电（DG）是指某些靠近用户侧安装的中小型发电装置,它既可独立于公共电网直接为少量用户提供电能,也可将其接入配电网络,与公共电网一起共同为用户提供电能。
1.1几种分布式发电技术
常见的分布式发电技术主要有几种:以燃气轮机、内燃机和微燃机(这些装置以天然气为常用燃料)等为基本核心的发电系统;燃料电池发电系统;太阳能光伏电池发电系统;风力发电系统;生物质能发电系统。另外,迅速发展的储能技术也将在分布式发电中起重要的作用。目前,飞轮储能、高密度电容储能以及超导储能技术都已取得了长足的进步。
1.2分布式发电的优点
（1）环保性。分布式电源以天然气、轻油、可再生能源等清洁能源为燃料,具有良好的环保性能。一般来说,与常规的燃煤火电机组相比,以天然气为燃料的分布式电源排放的SO和固体废弃物几乎为零,CO排放减少50%以上,NO减少80%。另外,大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线建设,不但减少了高压输电线的电磁污染,也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊,减少了线路下树木的砍伐,有利于环保。
（2）可靠性。分布式电源多采用性能先进的中小型、微型机组,开停机方便,操作简单,负荷调节灵活,且各电站相互独立,便于用户自行控制,不会发生大规模的供电事故。
（3）灵活性。分布式电源投资小、占地少,建设周期短,有利于在较短时间内解决电力短缺问题。另外,分布式电源能够同时提供热、电、冷三种能源,并且可以根据用户的特定要求,提供不同温度等级的热量和冷气。
2分布式电力系统的影响
2.1对网络损耗的影响
DG可能增大或减少网损，这取决于DG的位置、容量、负荷量的相对大小以及网络拓扑结构等因素。在配电网中的负荷附近接入分布式发电系统，整个配电系统的功率流向将发生变化。按节点负荷和DG出力大小的关系，可以分为以下3种情况。（1）系统中每个节点的负荷量都大于或者等于该节点的DG输出量。（2）系统中至少有一个节点的DG输出量大于该节点的负荷量，但整个系统DG的输出量小于系统中的总负荷量。（3）系统中至少有一个节点的DG输出量大于该节点的负荷量，且整个系统DG的输出量大于系统中的总负荷量。
对于情况（1），DG将会对配电网有减少损耗的作用；对于情况（2），DG有可能会使配电网中某些线路的损耗增加，但总的来说，整个配电网中的损耗还是会减少；对于情况（3），若DG的总输出量小于总负荷量的两倍，情况跟（2）相似，否则，整个配电网中的系统损耗将会比不带DG时还多。用可再生能源发电的DG输出电能受气候等因素影响，有明显的随机特性和季节性，不能提供持续的电力能源，同时输出电量会因外界众多因素变化而产生变化，因此，上面几种情况可能会交替出现。
2.2DG在配电侧的规划
DG是以资源和环境效益最大化、以能源利用效率最大化来确定方式和容量的新型能源系统，这与国外的电源规划普遍采用按发电机组优化的模型是有所区别的。DG规划在电力市场环境下，既要满足追求经济利益，也要倡导置身电力环保。由于DG的引入影响到配电网的节点电压、线路潮流、短路电流和网络可靠性等多方面，且其影响程度与DG的位置和容量密切相关，因此在规划方案中，必须要合理选择DG的位置和容量以便充分发挥DG的效益。
基于DG对配电系统的电压稳定性具有重要影响这一特点，建立了一种考虑静态电压稳定约束的分布式发电规划模型，提出了基于遗传算法的模型求解方法。该方法随着规划的系统规模变大，优化的整数变量维数提高，导致计算量非常大，且该方法采用的是编号来表述分布式电源的额定容量，有一定的误差。为了提高计算速度，引入了启发式算法来简化变量的复杂性。它以DG投资费用和向输电网购电费用最小为优化目标对联网DG系统进行规划，确定各DG类型最优投入容量。
2.3对系统保护的影响
传统辐射状配电网的潮流是从电源到用户单向流动的，且考虑到配电网上80%的故障是瞬时的。但是，当引入DG后，配电网成为一个多电源系统，这就要求其保护设备应具有方向性，而熔断器和传统的自动重合闸装置并不具备方向性，如果用诸如继电器那样的方向性敏感元件替换配电网中所有的熔断器和自动重合闸装置，在经济上又是不可行的。另外，随着大量的DG装置参与电网供电，在新的电力市场格局下，电价将决定各个发电厂的投切。当电网电价高时，用户侧分布式电源投人发电；当电网电价低时，DG装置的用户将从电网购入电能。因此，在DG频繁投切和线路潮流方向频繁改变的情况下，如何对配电网络继电保护装置进行整定和协调，将是一个非常重要的研究课题。
2.4对电压的影响
（1）对稳态电压分布的影响。传统配电网一般呈辐射状，稳态运行情况下，电压沿馈线的潮流方向逐渐降低。接入分布式电源后，在稳态情况下（视负荷恒定不变），由于馈线上的传输功率减少以及DG输出的无功支持，使得沿馈线的各负荷节点处的电压有所提高，而电压被抬高多少与接入的DG的位置及总容量的大小有关。
（2）对系统电压波动的影响。传统配电网中，有功、无功负荷随时间变化会引起系统电压波动。沿线路末端方向，电压的波动越来越大。如果负荷集中在系统末端附近，电压的波动会更大，一般尽量避免这种情况的发生。DG接入配电网后，会影响系统电压的波动，使其增大或减小。并网DG由于接入位置、容量和控制的不合理，常使配电线路上的负荷潮流变化较大，加大配电网电压的调整难度并使其发生波动。
2.5对可靠性的影响
若分布式电源仅作为备用电源，则可提高系统供电的可靠性；但是，若DG与电网并联运行，就有可能降低系统的可靠性，例如：对于含有大量DG的系统，如果DG间相互协调不好，DG就会降低系统的可靠性。另外，在系统中出现扰动时，由于DG的高度不确定性（如受太阳辐射强度影响的光伏电池），也可能降低系统的可靠性，目前，实际系统一旦出现扰动，通常会切除所有的DG，使系统恢复到原来的结构，但这并不是最佳的解决方案，有研究提出了一种可以提高系统可靠性的DG孤岛运行策略。
结束语：
随着分布式发电技术水平的提高，各种分布式发电成本的降低，以及智能电网的进一步研究和推广，分布式发电作为集中式发电的一种重要补充，和大电网发电相结合必然成为一种趋势。分布式发电的应用前景十分广阔，因此相关部门应该加大对该方面研究的重视程度及支持力度，使得这项研究工作同欧美国家一样得到更深层次的展开。
参考文献：
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