分布式新能源發(fā)電對配電網(wǎng)電壓影響研究

朱天華

【摘?要】隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化以及城市化發(fā)展的需求，導(dǎo)致人類對能源的需求量越來越大，對能源的質(zhì)量也提出了新要求。人們更關(guān)注新能源和電能質(zhì)量的安全可靠以及清潔性。作為現(xiàn)代社會的重要能源基礎(chǔ)工程，電網(wǎng)在發(fā)生事故時(shí)，會不可避免地產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p失，對人類生產(chǎn)生活的影響巨大，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。新能源發(fā)電技術(shù)以及分布式發(fā)電作為是能源部門能源生產(chǎn)的兩種主要形式，兩者的優(yōu)勢和劣勢以及對能源系統(tǒng)的影響都是不同的。

【關(guān)鍵詞】分布式;新能源發(fā)電;配電網(wǎng)電壓影響

引言

為了滿足我國對能源和環(huán)保的雙向需求，驅(qū)動社會的良性發(fā)展，保證電力供給的安全可靠，能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級。區(qū)別于傳統(tǒng)的發(fā)電模式，指以滿足特定用戶需要并可以與現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行匹配聯(lián)動運(yùn)行的一種供能系統(tǒng)。

1分布式發(fā)電模式的基本概念及優(yōu)勢

分散發(fā)電模式，是指由多個(gè)單一模塊組成的小型獨(dú)立發(fā)電設(shè)施，例如通常包括發(fā)電單元，存儲單元和控制單元等。分布式發(fā)電系統(tǒng)通過為特定用戶執(zhí)行發(fā)電操作來滿足特定用戶的需求。相較于傳統(tǒng)的集中化發(fā)電模式，分布式電源的概念更加靈活，有助于區(qū)域電力的自我控制和分配調(diào)整，節(jié)省特殊用電區(qū)域的電力和傳輸成本，同時(shí)滿足該地區(qū)的電力需求，保證了用電的安全可靠。進(jìn)一步劃分該發(fā)電模式，可以根據(jù)所使用的能源，將其劃分為根據(jù)化石能源，可再生能源和混合能源等三種發(fā)電類型。其中，使用新能源的分散式發(fā)電系統(tǒng)對中國的能源發(fā)展等方面具有重要意義，滿足國家對能源的清潔要求。近年來我國對能源研究堅(jiān)持豐富而清潔的能源需求分布式發(fā)電滿足這一要求。

2分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)的作用及影響

由于分布式發(fā)電需要調(diào)配各個(gè)獨(dú)立發(fā)電站點(diǎn)對整體配電網(wǎng)絡(luò)的供應(yīng)，因此容易導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行不穩(wěn)定，即并且配電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)電壓在連接配電網(wǎng)絡(luò)后可能會波動，導(dǎo)致原有的配電規(guī)劃需要做出調(diào)整。變動常常會對電力系統(tǒng)造成較大的影響，因此需要提前預(yù)判這些影響，以較好的應(yīng)對。分散式發(fā)電對發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的影響主要表現(xiàn)在以下兩方面，其一，分布式配電接入總配電網(wǎng)絡(luò)造成的影響，主要從其電量大小，接入總網(wǎng)的位置來考慮。其二，相同的穿透率會進(jìn)一步集中，對電壓的輔助效果沒有應(yīng)用分布式配電帶來的效果好。

2.1對電能質(zhì)量的影響

現(xiàn)有的分布式發(fā)電技術(shù)，是在電力電子技術(shù)的指導(dǎo)下產(chǎn)生并發(fā)展的。在許多電力電子轉(zhuǎn)換器的壓力下非線性負(fù)載顯著增加，容易造成總電網(wǎng)的電流電壓參數(shù)異常波動，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的正常供應(yīng)。對電力質(zhì)量的影響體現(xiàn)在電壓顫動以及是諧波污染兩方面。

2.2對繼電保護(hù)轉(zhuǎn)置的影響

分布式配電站點(diǎn)在農(nóng)村地區(qū)采取放射型分布，能夠方便地操縱配電結(jié)構(gòu)，并且還可以起到電流保護(hù)作用。由于放射行分布結(jié)構(gòu)允許電流在電網(wǎng)連接到分布式電源之后流到各種負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了對總電網(wǎng)固有的繼電保護(hù)機(jī)制的加強(qiáng)有利于電網(wǎng)的性能穩(wěn)定。

2.3分布式發(fā)電對系統(tǒng)電壓的影響

在分散式發(fā)電模式中，每個(gè)站點(diǎn)的電源最終都要連接到總的電力分配網(wǎng)絡(luò)，并且接入到分配系統(tǒng)后，系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)也會變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，而不再是放射型電源分布，其對應(yīng)的電流流動的大小和方向也會相應(yīng)變化，影響總電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。之后，電網(wǎng)的穩(wěn)定電壓發(fā)生變化并且將分布式電網(wǎng)連接后，原有的電壓調(diào)節(jié)方案將不再適用變化后的電網(wǎng)電壓調(diào)整的要求。為防止電網(wǎng)變化對消費(fèi)者的用電影響，管理部門此時(shí)有必要重新評估電網(wǎng)接入對電網(wǎng)電壓的影響，做出合理的調(diào)整，恢復(fù)電網(wǎng)的供電穩(wěn)態(tài)。定量分析這種效應(yīng)，常常通過計(jì)算潮流的方法。然而，傳統(tǒng)的潮流計(jì)算缺乏對分布式發(fā)電領(lǐng)域的研究。因此，需要建立了一個(gè)具有靈敏度補(bǔ)償?shù)男码娫茨Ｐ?，它模擬了一些典型的分布式電源，例如，目前常用的異步發(fā)電機(jī)和同步電動機(jī)以及燃料電池的工作狀況，實(shí)現(xiàn)可以應(yīng)用于多分布系統(tǒng)的計(jì)算方法。根據(jù)實(shí)際案例分析，對分布式電力總網(wǎng)電壓會受到分布式電源接入的影響，其影響程度與分布式電源的接入部位，以及電源的實(shí)際容量直接相關(guān)。

3新能源發(fā)電模式對配電網(wǎng)電壓影響

其一，當(dāng)將大規(guī)模的新能源發(fā)電基地連接到總電網(wǎng)前，需要新能源的電力確保支持電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，并具有良好的控制性能。然而現(xiàn)階段我國的新能源發(fā)展現(xiàn)狀是，新能源的發(fā)展起步較晚，發(fā)展不全面，電力入網(wǎng)應(yīng)對能力不足，容易導(dǎo)致電網(wǎng)失控，對電網(wǎng)的正常運(yùn)行是不利的。其二，系統(tǒng)的穩(wěn)定性可能會受較大影響。新能源發(fā)電模式可以細(xì)分為多種發(fā)電原理，需要的發(fā)電能源是不同的，例如潮汐能、風(fēng)能等，其發(fā)電站點(diǎn)分布存在巨大的區(qū)域差異，受自然環(huán)境的影響較為敏感，因此使用新能源發(fā)電不是有效保障電網(wǎng)穩(wěn)定性的良好選擇。例如，當(dāng)太陽能用于發(fā)電時(shí)，受氣候因素有效較大，雨雪天氣發(fā)電效率會顯著下降，無法滿足用戶的需要。而適用風(fēng)能發(fā)電同樣如此，極端惡略天氣還會造成發(fā)電設(shè)備的損壞。還有用水能，地?zé)崮馨l(fā)電的方式，受區(qū)域差異的影響嚴(yán)重，如沿海地區(qū)水能豐富，但我國內(nèi)陸地區(qū)就不適用水力發(fā)電。地?zé)崮馨l(fā)電更是只適用于特殊地理區(qū)域。且這些能源都是自然能源，受環(huán)境因素影響，發(fā)電狀態(tài)不穩(wěn)定也會影響電網(wǎng)中的電壓，實(shí)用性不強(qiáng)。

4分布式新能源兼具經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益

分布式能源追求終端能源利用效率的最大化，采用需求應(yīng)對式設(shè)計(jì)和模塊化組合配置，可以滿足用戶多種能源需求，能夠?qū)Y源配置進(jìn)行供需優(yōu)化整合。分布式能源依賴于先進(jìn)的信息技術(shù)，采用智能化、網(wǎng)絡(luò)化控制和遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)過程現(xiàn)場的無人值守。同時(shí)，它也依靠于能源服務(wù)公司系統(tǒng)化的社會化能源技術(shù)服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)投資、建設(shè)、運(yùn)行和管理的專業(yè)化運(yùn)作，以保障各能源系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。分布式能源有助于降低社會經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總體成本。分布式能源直接連接用戶，配網(wǎng)過網(wǎng)費(fèi)核算成本很低，分布式能源的銷售價(jià)格會比較接近發(fā)電成本，能大幅降低實(shí)體經(jīng)濟(jì)用電負(fù)擔(dān)，使中小企業(yè)有更多資金投入技術(shù)研發(fā)和升級。分布式能源讓能源生產(chǎn)靠近需求側(cè)，將電力線損和熱（冷）力管損等降到最低，以“溫度對口，梯級利用”為原則，按照不同熱力溫度對能源進(jìn)行不同程度的利用，可大幅提升能效。無論分布式天然氣還是分布式光伏、分散式風(fēng)電，都屬于清潔高效能源，能顯著降低廢氣、廢水和固體廢棄物的排放。相比集中式，分布式發(fā)展利用田間地頭和港口河道的碎片空地，土地利用效率更高，對環(huán)境更友好。

結(jié)語

分布式能源在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)具有數(shù)十年的歷史，在我國也已經(jīng)具有20多年的歷史。從早期新能源的簡單利用，到提出系統(tǒng)的部署能源微網(wǎng)絡(luò)，世界各國正在積極尋求能源結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的形式。我國也在近年來加快了分布式能源的發(fā)展步伐，通過出臺一系列國家及地方政策，扶持相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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（作者單位：國家電投集團(tuán)江蘇海上風(fēng)力發(fā)電有限公司）