分布式能源供電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并網(wǎng)的相關(guān)研究

周艷麗 張窩羊 夏浩

摘 要：能源問(wèn)題日益影響到我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，隨著近年來(lái)能源匱乏現(xiàn)象的加劇，新能源開(kāi)發(fā)等問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)家重視。分布式發(fā)電技術(shù)能夠滿(mǎn)足我國(guó)未來(lái)發(fā)展規(guī)劃與戰(zhàn)略中的節(jié)能減排的目的，同時(shí)能夠促進(jìn)可再生能源再開(kāi)發(fā)，因此國(guó)家對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)一直保持著足夠的重視。本文從分布式能源供電系統(tǒng)探討出發(fā)，針對(duì)其與電力系統(tǒng)并網(wǎng)產(chǎn)生的意義，反應(yīng)出供電的穩(wěn)定性、環(huán)保性等，在減少污染，降低成本的基礎(chǔ)上，分布式發(fā)電也呈現(xiàn)出高靈活性、較強(qiáng)兼容性等特點(diǎn)，因此在新型發(fā)電技術(shù)中受到了很高的重視。本文在分析分布式能源供電系統(tǒng)并網(wǎng)后對(duì)電能質(zhì)量、系統(tǒng)故障以及潮流計(jì)算等帶來(lái)的影響的同時(shí)，也提供了一些解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：分布式能源；供電系統(tǒng)；電力系統(tǒng)并網(wǎng)；相關(guān)研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.154

近年來(lái)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力能源日益興起，對(duì)能源界產(chǎn)生了巨大影響。電力資源是人力社會(huì)發(fā)展中必不可少的資源，方便了人們的生活，提高了人們的生活質(zhì)量及人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。[1]然而，隨著電力資源的巨大消耗，不僅引起了能源緊缺以及污染環(huán)境，與此同時(shí)，由于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)自身缺點(diǎn)的影響，致使電力系統(tǒng)不穩(wěn)，安全性能低。[2]我國(guó)在最新頒布的《能源節(jié)約和資源綜合利用“十五”規(guī)劃》中提高了多項(xiàng)能源技術(shù)的發(fā)展，其中的多聯(lián)供技術(shù)就是我們常說(shuō)的分布式能源。[3]相比傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，分布式能源供電系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，不僅成本低，安裝容易，更重要的是擁有靈活性能高、兼容性強(qiáng)等特性。分布式能源系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來(lái)的問(wèn)題。

1 研究目的及意義

1.1 研究目的

電力資源作為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展必不可少的資源。“電”對(duì)于人類(lèi)的生產(chǎn)、生活而言，具有重要的意義。首先，電力資源的使用，從一定程度上推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，促進(jìn)了人類(lèi)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展；其次，在人們生活的方方面面，電力資源都發(fā)揮了重要的意義與價(jià)值。[4]不過(guò)，在重視對(duì)電力資源的開(kāi)發(fā)與使用的過(guò)程中，不能忽視一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題：電力資源的大量使用，不僅造成了能源緊缺，同時(shí)污染環(huán)境，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的缺點(diǎn)越來(lái)越明顯。如傳統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性差、安全性能低，而且事故頻發(fā)。

從電力事故頻發(fā)的各種事件也不難看出，我國(guó)過(guò)去的“大電網(wǎng)”思維模式存在相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題，如大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)以及后期維護(hù)費(fèi)用高、資源利用率相對(duì)較低，同時(shí)其局部事故容易擴(kuò)散。然而，相比“大電網(wǎng)”思維模式，分布式能源供電系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，首先分布式能源供電兼容性強(qiáng)、靈活性高；其次，與傳統(tǒng)的發(fā)輸電設(shè)施相比，分布式發(fā)電設(shè)備的位置靠近負(fù)荷中心，更為貼近用戶(hù)，因此分布式能源系統(tǒng)能夠解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

1.2 研究意義

分布式發(fā)電在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，不僅如此，分布式發(fā)電也能夠減小能源供電的風(fēng)險(xiǎn)性，提高能源使用的環(huán)保性，加強(qiáng)能源使用與供電系統(tǒng)的可靠性。與傳統(tǒng)的發(fā)輸配電設(shè)施比較，分布式能源供電系統(tǒng)能夠更加貼近用戶(hù)，靠近能源負(fù)荷的中心，同時(shí)能夠降低輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗，且分布式能源供電系統(tǒng)占地面積與空間體積都較小，大量投入使用能夠進(jìn)一步減少資本、供電成本的投入，降低國(guó)家集體供電的成本。

基于此，本文從發(fā)展分布式發(fā)電方式的優(yōu)點(diǎn)著手進(jìn)行分析，隨后對(duì)分布式發(fā)電接入設(shè)備與電力系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，通過(guò)對(duì)分布式能源供電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并網(wǎng)展開(kāi)研究，能夠進(jìn)一步豐富我國(guó)的能源與供電系統(tǒng)的改革方式。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

分布式能源供電系統(tǒng)是指不直接與集中輸電系統(tǒng)相連的35kV及以下電壓等級(jí)的電源，其中主要包括發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能裝置等。例如分布式能源供電系統(tǒng)可以利用操作現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢氣、廢熱和多余壓發(fā)電，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，具有污染低、更可靠、更穩(wěn)定、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者Alyde（1970）分布式能源可以將熱力、制冷、蓄能、燃?xì)狻㈦娏Φ缺姸嗉夹g(shù)結(jié)合起來(lái)，將多種能源融合在一起用以發(fā)揮更大的作用，并且大幅度提高能源的有效利用率，減少資金的投入。

分布式能源供電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)供電系統(tǒng)存在很大的區(qū)別[1]。其一，分布式能源供電系統(tǒng)并非采用傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)，而是選用先進(jìn)的材料與技術(shù)、結(jié)合行業(yè)最新的制造技術(shù)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等新工藝、新技術(shù)來(lái)進(jìn)行能源供電；其二，分布式能源供電系統(tǒng)是一種以自動(dòng)控制技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的新能源生產(chǎn)系統(tǒng)；其三，分布式能源供電系統(tǒng)可以高效地利用發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的廢棄能源，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)可再生能源。國(guó)外學(xué)者柯特認(rèn)為（2008）分布式能源供電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并網(wǎng)后，有助于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因?yàn)榧词闺娏ο到y(tǒng)故障斷電，分布式能源供電系統(tǒng)也可以依靠自身特性繼續(xù)滿(mǎn)足人們的電力需求，進(jìn)而解決非連續(xù)供電的問(wèn)題[5]。

Lafer·H·Welse認(rèn)為和傳統(tǒng)電力系統(tǒng)能源供應(yīng)相比，分布式能源供電系統(tǒng)不僅在能源利用上，采用的是多元化類(lèi)型，而且在供應(yīng)渠道上，也采用多樣化的發(fā)電能源供應(yīng)戰(zhàn)略，如此就提高了電力能源的供應(yīng)的安全性，便解決了傳統(tǒng)電力資源不足引起的電力緊缺，最后，分布式能源供電系統(tǒng)在規(guī)模上小于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，同時(shí)不集中，故障發(fā)生事故或?yàn)?zāi)害的概率就較小，在安全性能上高于傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，供電穩(wěn)定性能也明顯提高。

2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

分布式能源供電系統(tǒng)并入電力系統(tǒng)會(huì)影響配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和短路電流，并導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生變化，最終引起設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障。由于分布式能源供電系統(tǒng)的差異，分布式能源供電系統(tǒng)并入電力系統(tǒng)引起的故障類(lèi)型和故障排除方法也不同。如傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式分布式能源供電系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流，而逆變器并網(wǎng)分布式能源供電系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生故障有不同的特征，并產(chǎn)生較小的短路電流。葛青峰，王永志（2011）[8]分布式能源供電系統(tǒng)是指不直接與集中輸電系統(tǒng)相連的35kV及以下電壓等級(jí)的電源，主要包括發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能裝置，它與傳統(tǒng)電網(wǎng)供電系統(tǒng)有很大的區(qū)別。它并非采用傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)，而是以先進(jìn)的材料技術(shù)、制造技術(shù)以及自動(dòng)控制系統(tǒng)等新工藝新技術(shù)為基礎(chǔ)形成的新能源生產(chǎn)系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)還有一些學(xué)者認(rèn)為分布式能源供電系統(tǒng)可以高效的利用發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的廢棄能源，例如利用現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢氣、廢熱和多余壓發(fā)電，在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)可再生能源。與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，它具有污染低、可靠性和穩(wěn)定性高、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

（下轉(zhuǎn)第155頁(yè)）

（上接第174 頁(yè)）

譚朝華（2014）[1]目前常使用的為冷熱電三聯(lián)供電系統(tǒng)，冷熱電三聯(lián)供電系統(tǒng)具體在用戶(hù)端分布，屬于一種綜合利用的系統(tǒng)。使用氣體燃料和再生能源等便于利用的資源作為一次能源；使用以熱電冷聯(lián)產(chǎn)為主來(lái)作為用戶(hù)端的二次能源，同時(shí)使用其他的中央能源系統(tǒng)作為輔助供應(yīng)，最終達(dá)到滿(mǎn)足能源使用者各種能源需求的目的。

唐山松（2008）在《分布式能源在冰災(zāi)中的作用與思考》中指出在進(jìn)行能源供電的同時(shí)還需要注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，將環(huán)境污染物分散，使其變得資源化，為實(shí)現(xiàn)污染物排放適度的目標(biāo)而努力。[6]分布能源也可為需要持續(xù)用電的用戶(hù)充當(dāng)備用電源的角色，當(dāng)電價(jià)出現(xiàn)峰谷時(shí)可以降低用電費(fèi)用的成本，保障電力的持續(xù)供應(yīng)。

3 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前的用電形式十分嚴(yán)峻和緊張，分布式能源的出現(xiàn)有效的緩解了我國(guó)的用電壓力，十分符合我國(guó)目前施行的可持續(xù)發(fā)展觀，具有十分客觀的發(fā)展前景。就目前我國(guó)能源分布情況以及能源局勢(shì)而言，分布式能源供電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并網(wǎng)必然成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。雖然分布式能源供電系統(tǒng)并入電力系統(tǒng)，會(huì)對(duì)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)造成一定的不良影響，但是依舊不能阻擋分布式能源電力系統(tǒng)并網(wǎng)的趨勢(shì)。

總而言之，分布式能源符合天然氣發(fā)展戰(zhàn)略的需求，有助于緩解用電緊張的情況，減少電網(wǎng)的壓力，使得能源利用率大大提高。本文對(duì)分布式能源供電系統(tǒng)與電力系統(tǒng)并網(wǎng)的相關(guān)研究，希望可以在能源利用率方面進(jìn)行有所改善，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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