浅析分布式发电及其对系统规划的影响

于希军

【摘 要】社会科技的进步和经济的变革，必然会对传统的模式产生冲击，为了推动节能减排的进行，我国在2013年发布了《分布式发电管理暂行办法》，其中规定，电网企业应该根据其接入方式、电量使用范围，提供高效的分布式发电并网服务，同时出台相关政策，对于企业、个人等主体进行投资建设的分布式发电进行补贴。这一举措给我国电力供应部门造成了很大冲击，对于电网系统的影响同样巨大。本文在分布式发电即将主导全国发电供应的背景下，对分布式发电进行探讨，对其将要产生的影响进行研究，以促进我国早日进行分布式发电的全国普及，进行节能减排方面的改进。

【关键词】分布式发电 系统规划 影响

目前全世界有90%以上的电力生产和电力运输分配是通过集中发电、远距离输电和大电网互联的方法进行的，但是，它具有不能灵活跟踪负荷变化、局部事件容易扩散成大面积停电的弱点，尤其是电力系统越庞大，其发生事故的几率也就越大，给我国电力安全造成影响。对于新技术和新方发的实行就成了我国生产建设迫在眉睫的事情。

1分布式发电种类

分布式发电技术多种多样，目前在我国主要存在着6种发电方法，分别是往复式发电、斯特林发电机发电、微汽轮机发电、天然气燃汽轮机发电、燃料电池、光伏发电。

1.1往复式发电

往复式发电机发电是以传统的柴油、天然气作为主要原料，具有安装费用低、机械效率高、开停机简单方便等优点，是目前应用最广泛的传统分布式发电方式。由于柴油对环境影响比较大，天然气为燃料的发电机因为其良好的性能应用越来越广，主要输出功率在0.5kW-到6.5MW之间[1]。往复式发电机是常见的内燃机，其运作方式如图一所示：

图一：往复式发电及运作过程

往复式发电机安装费用低，易于维护，供电可靠性高，发电效率可达到30-40%。柴油发电机主要用于工业和商业的紧急备用负荷，而天然气往复式发电机的应用正在逐渐扩大，能够作为连续供电和削峰机组，也能应用在热电联产装置中。

1.2斯特林发电机

斯特林发电机是一种外燃的封闭式循环往复活塞式热力发电机，容量范围在1kW-25kW之间，对于燃料没有要求，可以选择任何一种燃料或者是高温资源，其构造如图二所示：

图二：斯特林发电机构造

斯特林发电机构造简单，所用燃料广，免维护、可靠性高、使用寿命长，但是发电效率较低，比较适合办公室或者是家庭供电。在资源紧缺的发展中国家，也具有广阔的使用前景，特别是可以使用太阳能、沼气、植物垃圾热解气体作为燃料[2]。

1.3微汽轮机

微汽轮机是以天然气、甲烷、柴油等为燃料的小型汽轮机，功率只有五百瓦到数百千瓦之间它的结构简单、技术操作容易，并且安装前导时间极短，是短期分布式发电供电最好的选择。其发电基本过程如图三所示：

图三：微汽轮机运行原理

微汽轮机安装费用较高，发电效率在26-30%，小于其他分布式发电方式和大型集中供电电站，但是具有污染小、结构简单、可靠性高等优点，主要应用于居民家庭和商业小区的负荷冷热电联产装置，目前还缺乏实践运用经验和技术。

1.4天然气汽轮机

天然气燃气机轮是一种燃烧天然气的大型燃气机轮，其构造简单、效率高，可以废热利用，容量在0.5MW-40MW之间，是市场上应用最广泛的发电机。

天然气燃汽机轮环境污染少、废热再利用、可靠性高，发电效率可以达到50-60%，耗水量小，占地面积小被大量运用在紧急供电设备中。

1.5燃料电池

燃料电池是新型的发电技术，可以将化学能直接转化为电能，发电量高达65%，几乎没有污染和噪声。它燃料范围广，适用范围也极强，容量范围在100-3000kW内。但是技术还不成熟，安装、维修都非常昂贵，工作时，由外界供给燃料和氧化剂进行反应，起反应过程如下：

负极：H2+2OH- 2H2O+2e-

正极：1/2O2+H2O+2e- 2OH-

电池反应：H2+1/2O2==H2O

因为其昂贵的成本，燃料电池的推广条件还不具备，但是，世界主要电力公司已经对其进行研究，希望通过降低成本，来使这种污染小、效率高的发电技术普及[3]。

1.6太阳能发电

太阳能发电技术是最实用和最轻便的可再生能源发电技术，无需燃料，包括光伏发电和太阳热发电两种。光伏发电技术分为独立光伏和并网光伏两种，分别如图四，图五所示

图四：独立光伏发电

图五：并网光伏发电

光伏发电可直接用在住宅区，在偏远地区也组哟为主要供电来源。太阳能热发电是将太阳能聚集起来，加热工质，驱动汽轮机发电，功率在50-100MW之间。太阳能热发电成本较低，吸引了许多国家进行研究，有较好的应用前景。

除此之外，还有风能发电、海洋能发电、地热发电、生物质能发电小型水利发电等。

2对系统规划造成的影响

配电系统规划的主要任务是根据在规划期间的网络中空间负荷的预测结果和现有网络技术的基本情况确定最合适的系统建设方案，能够满足负荷增长和安全用电的需求，并把配电系统的建设和运行费用减到最小。涉及到大规模的优化组合，当前采用的电网扩展方法有：线性规划法、动态规划法、基于Bender分解的整数规划法等。

分布式发电是未来电力系统发展的主流，但短时间内不可能代替集中式发电，给系统规划可主要分为以下几个方面：一、分布式电源的出现会使电力系统的负荷预测、规划、运行带来更多的不确定性。这主要是因为分布式电源的增多，对于位置和规模要求严格，一旦出现问题，极易造成电能损耗的增加；二、系统规划一般要考虑5-20年的用电规划，假定每年用电需求都会增加，那么在此年限内。就需要增加一个或者多个变电所；由于大量的分布式电源的安装，必然会造成对大型发电厂依赖的减少，原有单向电源馈电潮流特性将发生变化，为了维护电网的安全和平稳，分布式电源必须要能够接受调度，那么就需要分布式电源单元集成到现有配电系统中，这不仅需要对现有的配电系统改造，还要主动的管理地网；四、由于分布式电源能源多样化，如何对这些能源统筹和规划成为必须解决的问题，国家能源政策和规划，将影响系统整体规划。

3结语

虽然我国的分布式发电还没有要进行大规模的使用，但未雨绸缪，通过对分布式发电和其对系统规划产生的影响进行研究，能够让我们在未来掌握先机，促进分布式发电的顺利普及。

参考文献：

[1]薛晓强.基于改进微分进化算法的配电网分布式电源优化规划[D].华北电力大学（北京），2009.

[2]张惠卿，李燕青，刘朝霞.配电网中基于改进的多种群遗传算法的分布式发电规划[J].电力科学与工程，2010，12：4-8.

[3]杨素萍.我国分散发供电与集中供电协调规划理论及应用研究[D].华北电力大学（北京），2008.