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《 科技展望 》
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范文-分布式发电技术及其对电力系统的影响-科技展望

 分布式发电技术及其对电力系统的影响

张光资
(广西电网有限责任公司南宁供电局,广西南宁,530031)
 
摘要:分布式发电以其投资少、发电方式灵活等特点对传统发电方式带来了很大的影响,它即可以满足电力系统及其负荷的特定要求,也能够增强电力系统可靠性。本文简述了分布式发电研究的现状,并对分布式发电技术引入电网的影响做了简要概述。
关键词:电力系统,分布式,电源,影响
 
1 研究背景
随着越来越显著的能源危机以及电力供应的标准越来越高,这种传统电网的弊端越发凸显出来,主要有:(1)电力用户对供电可靠性的更高要求。传统电网不能提供给足够高的供电可靠性,这种限制主要是电力系统不确定、不可控的事件,如天气和设计电网的成本等。(2)不能灵活跟踪负荷的变化。现代电网中,负荷峰谷差不断增大,造成发输电设备的利用率下降。[1](3)由于电网互联的不断加强,电网之间具有强的耦合性,局部事故极易扩散到全网,引起大面积停电事故。
由于严峻的环境问题、未来能源的安全供应和电力体制的改革加快研究分布式发电系统,以适应社会发展的需求。经济与科学技术的发展,自动化和电力电子技术高度发达,一些新型、清洁、高效的发电装置问世与新型储能装置的发展,使得这些要求得以实现[2]。分散的小发电系统、微型电网(联网或不联网)快速发展,成为现代电力系统的有礼补充。
2 分布式发电技术介绍
迄今为止,分布式发电没有一个统一的定义,国际大型电力系统委员会(CIGER)将其定义为:非经规划的或中央调度的电力生产方式,通常与配电网相连,一般发电规模在50~100MW之间。与集中发电方式相比,分布式发电具有以下优势:电力就地消化,节省输变电投资和运行费用,减少了集中输电的线路损耗;与大电网供电互为补充,减少电网总容量,改善电网峰谷性能,提高供电可靠性;对于自发自用的分布式发电,不存在电力交易,可降低用户的用电成本;环境友好,污染物排放大大减少[3]。分布式发电技术主要包括风力发电技术、光伏发电、燃料电池、微型燃气轮机发电、生物质能发电等。当前,我国发展最为迅速是风力发电和光伏发电。风力发电具有风能资源丰富;清洁无污染;施工周期短;投资少,投资回收快;风力发电技术比较成熟;风力发电具有经济性等优点,但是其能量密度小,为了获得相同的发电容量,风力发电机的风轮尺寸比相应的水轮机大几十倍。光伏发电安全可靠,不会受能源危机或燃料市场不稳定的冲击;光能随处可得,可就近供电,不必远距离输送,避免了输电线路等电能损失;运行成本小;没有运动部件,不易损坏,维护简单等。但是光伏电池与常规发电相比也存在技术条件的限制,如投资成本高、系统运行的随机性等。
3 分布式发电机国内外研究现状
当前,我国正处于节能减排的关键时刻,采用分布式发电技术作为传统集中式发电的补充,有助于能源的综合利用,是我国实现经济和社会可持续发展的必然选择。但是,分布式电源接入电网势必引起电网电压等的变化,如何确定分布式电源的接入点及容量一直是很多学者研究的重点。文献[4]研究了分布式电源接入放射状链式配电网络前后负荷节点电压的变化,并结合算例说明了分布式电源在配电网中接入位置、出力等运行规律。文献[5]引入配电网节点边际容量成本,以分布式电源单位容量成本小于接入点的边际容量成本作为分布式电源计入的判据,提出了一种分布式电源优化配置的方法。由于分布式发电中风电、光伏发电等发电具有随机性、间歇性和等效满负荷运行小时数低等特点,分布式发电的并网技术也是学者研究的一个重要方面。
4.1 分布式发电技术的优势和意义
分布式发电技术的发展,将使得配电网从原来的辐射式网络变成一个遍布电源、用户互联的网络。分布式电源的位置靠近负荷中心,其既可以直接向附近的负荷供电,又可以根据需要向电网输送电能。对于电力系统而言,大量分布式电源的接入增加了电网的备用容量,具有削峰填谷的作用。目前我国电网主要是以大区联网运行,如果出现故障必将引起全网大面积事故,分布式发电技术可以实现孤岛运行。当系统出现故障时,分布式电源可以继续向部分负荷供电,从而减少停电面积,提高供电可靠性。
4.2 分布式发电对电力系统的挑战
2011年2月24日,甘肃酒泉风电基地瓜州干河口第四风电场电压波动造成酒泉风电基地84万kW、598台风电机组相继脱网,导致甘肃电网电压大幅度波动,对整个西北电网造成威胁。虽然事后调查原因主要是由一个电缆头引起,但从这次事故中我们可以肯定分布式发电技术引入传统电网,如果有一个环节不当,将会对电网产生很大的冲击。
文献[1]提出分布式发电使得新建集中式发电厂和远距离输电线的需求将减少。目前我国风电、光伏能源主要集中在西北地区,而这些地区的负荷相对较小,当地无法消纳大规模的分布式电源,所以势必会有很大部分通过远距离输电输送到东部重负荷区。而这样也增加了很多隐患,由于目前分布式发电技术还不够成熟,如果分布式发电设备出现一点小故障,将会引起一连串的事故,而其危害性不可估量。此外,传统电网规划主要是在满足负荷增长和安全可靠供电的前提下,根据规划期间网络中空间负荷预测的结果和现有网络的基本状况来确定最优的系统规划方案。但由于分布式电源并网具有不确定性,使配网规划变得比较困难,主要表现为:分布式电源的接入会影响系统的负荷增长模式,使得原有配电系统的负荷预测和规划面临更大的不确定性,影响后期的系统规划;在配电网中,通常假定在规划期间规划区域内的电网负荷将逐年增加,因此会在规划中新建变电站,但由于分布式电源的出现及并网,导致难以寻找最优的网络布置方案,使得配网规划过程变得异常复杂。
总结
随着电力系统的不断扩大,负荷也日益增大,分布式发电作为一种具有竞争力的发电方式必将在现代电力系统中处于越来越重要的位置,在我国的应用前景广阔。大量分布式电源的接入必将给传统的末端无电源的辐射状配电系统带来巨大的挑战,因此,我们必须对分布式发电技术引入电力系统带来的影响进行合理的分析和研究并给出对应的应对措施,这样才能高效的利用新技术,提高电网的稳定性。
参考文献
[1]梁才浩,段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化.2001.(12):53-56,
[2]莫颖涛.分布式发电及其对系统规划的影响[D].浙江大学硕士学位论文2006.
[3]钱科军,袁越,石晓丹,ZHOU Chengke,鞠平.分布式发电的环境效益分析[J].中国电机工程学报,2008,28(29):11-15
[4]王志群,朱守真,周双喜,黄仁乐,王连贵.分布式发电对配电网电压分布的影响[J].2004,28(16):56-60
[5]欧阳武,程浩忠,张秀彬.基于配电网节点边际容量成本的分布式电源规划[J].电力系统自动化,2009,33(18):28-31.
 
作者简介:张光资(1988-),男,助理工程师,主要从事变电检修工作。