分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響研究

嚴(yán)青華++楊正懋

摘 要： 分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響主要表現(xiàn)在多個方面，電能質(zhì)量、配網(wǎng)損耗、系統(tǒng)保護(hù)等。本文從分布式發(fā)電的分類與含義進(jìn)行闡述，對分布式發(fā)電在電力系統(tǒng)著出現(xiàn)的問題進(jìn)行了解決，促進(jìn)了分布式發(fā)電的發(fā)展，使其在能源綜合應(yīng)用上地位更加的顯著，同時為后來的研究提供了一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：分布式電源 電力系統(tǒng) 研究與影響

縱觀世界的發(fā)展，相關(guān)能源逐漸枯竭，所以需求量也會日漸上升，節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展問題受到了當(dāng)下廣泛的關(guān)注。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展物質(zhì)水平的提高，人們的目光也變得長遠(yuǎn)，對于可再生資源的技術(shù)關(guān)注與國家政策緊密結(jié)合。對于分布發(fā)電技術(shù)的關(guān)注也是從不同的層面進(jìn)行分析，在配電網(wǎng)領(lǐng)域分布式發(fā)電得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是在隨之發(fā)展的過程中也出現(xiàn)了相關(guān)問題，類似于電能質(zhì)量與能源消耗都是民眾關(guān)注的重點(diǎn)。

1、分布式電源應(yīng)用

分布式發(fā)電就是將電力系統(tǒng)分散開來，變得越發(fā)的小規(guī)模，但又獨(dú)當(dāng)一面，自主輸出電能。像生活中出現(xiàn)的風(fēng)力、太陽能、燃?xì)廨啞⑷剂习l(fā)電都是屬于分布式電源。

1）雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)

雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)和籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)在一般情況下可以采用風(fēng)力機(jī)的類型控制方式對發(fā)電機(jī)進(jìn)行選型。至于風(fēng)機(jī)，風(fēng)速是決定輸出的有功功率的最重要的因素。雙速型有利于大大提高風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率，而就實(shí)際情況而言，單繞組雙速型受到了極大的好評，而在變速方面則采用的是雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)或同步發(fā)電機(jī)。其實(shí)同步發(fā)電機(jī)大部分都是利用永磁同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)然也可以利用混合勵磁的技術(shù)，這是因?yàn)槔昧嘶旌蟿畲诺耐桨l(fā)電機(jī)，不僅可以將成本控制在最低范圍內(nèi)，還能將發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的性能大大的提升一個檔次。而直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組大多數(shù)應(yīng)用的還是低速永磁同步發(fā)電機(jī)。

2）太陽能發(fā)電

以太陽能電池為基底的太陽能發(fā)電，其實(shí)是利用光生伏特效應(yīng)這一原理，逐漸把太陽能演變成電能，因此太陽能電池被視為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要核心配件，大家還給它取了一個名字叫做光伏電池。這款電池發(fā)電的過程總共有三步：1、太陽能電池由兩種擁有不同導(dǎo)電性質(zhì)的同質(zhì)半導(dǎo)體組成，分別叫做N型和p型，當(dāng)電池受到太陽能的照射時，N區(qū)和P區(qū)各自的空間電荷區(qū)就會開始收集相應(yīng)的能量光子，從而生成電子-空穴對。2、通過靜電場。兩種相反電極性的光生載流子會被強(qiáng)行分離，在此過程中，光生電勢因而產(chǎn)生。3、如果在電池的兩端連接起負(fù)載，這時就會有相應(yīng)的光生載流子通過負(fù)載，從而得到電功率的輸出，也就是生成了所謂的電能。

3）微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電

微型的燃?xì)廨啓C(jī)、數(shù)字的電力控制器以及由燃?xì)廨啓C(jī)直接驅(qū)動的內(nèi)置式高速逆變發(fā)電機(jī)這主要的三大部分，完美的構(gòu)造出了這款發(fā)電機(jī)，其中以回?zé)崞?、燃燒室等相?yīng)配件所構(gòu)造的微型燃輪機(jī)是它的最重要的組成部分。這款超小的燃?xì)廨啓C(jī)利用天然氣、汽油等原料作為燃料，再采取回?zé)嵫瓑氖降姆绞?，使發(fā)電效率高達(dá)到30%，并且將功率控制在數(shù)百千瓦之下。除了以上的兩大有點(diǎn)，這款微型燃?xì)廨啓C(jī)還具備著尺寸小、維護(hù)價格低、燃料消耗率低等讓人贊不絕口的特點(diǎn)，因此在這些年來得以普遍的推廣和運(yùn)用。

2、分布式電源對電力系統(tǒng)的影響

跟隨著經(jīng)濟(jì)大幅度增大的趨勢，分布式電源已經(jīng)慢慢被家喻戶曉。但是分布式電源的運(yùn)用難免會給其他方面造成不可預(yù)知的困擾。所以，揣摩好分布式電源和配電網(wǎng)之間相互作用的原理是現(xiàn)如今最重要的措施。分布式電源的運(yùn)用給配電網(wǎng)造成的主要困擾和急需處理的問題，體現(xiàn)在它對配電網(wǎng)損害、電能的質(zhì)量以及系統(tǒng)保護(hù)的方面的影響上。

2.1 對電能質(zhì)量的影響

2.1.1 供電的間歇性中斷

如果將分布式電源運(yùn)用成為一種備用電源時，這時的主供電源轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆秒娫吹倪^程中就會存在漏洞，而且在這段時間段里發(fā)生電力突然中斷情況的概率非常大。

2.1.2 電壓調(diào)節(jié)

電壓是用來衡量電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中最重要的一項(xiàng)，一定范圍內(nèi)的電壓是保證電能質(zhì)量的關(guān)鍵。接入了分布式電源之后。不僅可以對電壓波動進(jìn)行調(diào)節(jié)，還能改變負(fù)荷潮流和電壓曲線。為了減輕分布式電源接入后對電壓的負(fù)面影響，我國圍繞接入的方式、容量以及電壓等級等方面，制定了一項(xiàng)非常完整的要求。

2.1.3 諧波問題

當(dāng)配電網(wǎng)接入了分布式電源之后，用戶其實(shí)能直接控制退出和接入這兩個過程。電網(wǎng)和用戶所遭受的諧波污染，有可能很大一部分原因是因?yàn)槟芰θ鳖~和電機(jī)繞組的設(shè)計(jì)不相一致。因此，在配電網(wǎng)接入了分布式電源的過程中能認(rèn)真仔細(xì)的對諧波影響進(jìn)行解剖和掌控，是一件非常至關(guān)緊要的事情，這樣才能更好的制定抑制諧波的計(jì)劃，并且還能了解是否已經(jīng)完成了電能質(zhì)量所要求的目標(biāo)。

2.2 對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響

其實(shí)在配電網(wǎng)接入分布電源之前，對分部電影進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃是一件必要的事情。就拿DG計(jì)劃來介紹，依據(jù)決策量來進(jìn)行類型的分化，形成單一和綜合兩類。綜合協(xié)調(diào)是從全局出發(fā)進(jìn)行優(yōu)化，是一個整體規(guī)劃，涉及到饋線、配電變電等相關(guān)主要設(shè)備。而單一規(guī)劃則要保持相關(guān)設(shè)備不變，從而改善DG的安裝位置以及在容量上也進(jìn)行改變。分布式電源的熟悉掌控有利于自己做出正確的決策。為了提升電網(wǎng)運(yùn)行的真實(shí)性、經(jīng)濟(jì)性以及平穩(wěn)度，就必須精準(zhǔn)的對分布式電源給配電網(wǎng)帶來的影響作出抉擇和判定。

2.3 對配網(wǎng)損耗的影響

配電網(wǎng)的損耗可以被系統(tǒng)的潮流所影響，分布式電源的接入改變著整個配電系統(tǒng)的負(fù)荷分布，緊接著單向流動的配電網(wǎng)潮流可能隨時被雙向流動所替代。國外的一項(xiàng)研究表明，在接入了分布式電源之后，可以顯著的將電網(wǎng)損耗降低。這是因?yàn)樵诮尤肓朔植际诫娫粗?，無功功率和有功功率能夠在同一時間段對系統(tǒng)進(jìn)行功率的輸入，這一過程可以大大降低對系統(tǒng)的損耗程度，同時增加了電網(wǎng)電壓運(yùn)行的穩(wěn)定性，并且，通過潮流計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，配電網(wǎng)在接入異步感應(yīng)式發(fā)電機(jī)之后，居然會直接加重對配電網(wǎng)的損耗。

2.4 對系統(tǒng)保護(hù)的影響

由于配電網(wǎng)上出現(xiàn)的大多數(shù)故障的時間點(diǎn)都不是固定的，再加上單向流動的原始輻射狀配電網(wǎng)的潮流，并且饋線斷路器是利用兩段式保護(hù)，也就是所謂的電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)。因此以配置三相一次重合閘的保護(hù)設(shè)計(jì)理念是原始配電網(wǎng)的主導(dǎo)方向。

接入了分布式電源的配電網(wǎng)對系統(tǒng)保護(hù)產(chǎn)生了非常強(qiáng)大的、不可磨滅的作用，對該作用的大小取決于分布式電源的容量、位置以及電源的類型。除了對系統(tǒng)保護(hù)產(chǎn)生了作用，分布式電源的接入還可以直接推動多電源系統(tǒng)的產(chǎn)生，這也就說明受保護(hù)的設(shè)備必須和它前進(jìn)的方向相一致，對于配電網(wǎng)來說，加入方向性敏感元件就必不可少的步驟，這可以和擴(kuò)大保護(hù)范圍正正比例函數(shù)關(guān)系，但是就經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，缺乏選擇性的保護(hù)手段以及無法擁有以上有點(diǎn)的原始保護(hù)裝置，是一定會被淘汰的。所以原有保護(hù)設(shè)備不會因?yàn)榉植际诫娫唇尤肱潆娋W(wǎng)而產(chǎn)生變化，保持保護(hù)裝置固有有的協(xié)調(diào)性是我們亟待解決的問題。

3、結(jié)束語

到目前為止分布式發(fā)電的研究在國內(nèi)還有待提高改進(jìn)，雖然在國內(nèi)分布式發(fā)電系統(tǒng)的探究比國外發(fā)達(dá)國家晚很多，但近幾年發(fā)展的勢頭非常的猛，研究與開發(fā)速度大大超過預(yù)期，國家大力扶持這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)的許多長處是傳統(tǒng)發(fā)電方式永遠(yuǎn)也無法達(dá)到的，分布式發(fā)電的接入意味著我國面臨著新的挑戰(zhàn)，也是新的機(jī)遇，將持續(xù)在電力系統(tǒng)扮演重要的角色。由此可見，分布式電源的接入對配電網(wǎng)帶來好處數(shù)不勝數(shù)，有利于提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性及可靠性，在市場經(jīng)濟(jì)條件下拉動我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長。

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