分布式发电技术与智能电网技术的协同发展形势

叶林

摘要：目前，分布式发电得到较大应用，其具有灵活性高、成本和损耗低、节能环保的优点，但分布式发电的并入较为困难，合理应用智能电网技术并保证分布式电源的无缝并网对这方面的发展具有重要意义。文章对分布式发电技术和智能电网技术的发展进行了论述，分析了分布式发电的控制思想在智能电网的引入，对未来发展有很大的指导作用。

关键词：分布式能源；分布式发电技术；无缝并网

从长远来看，我国很可能在未来面临资源短缺的状况，而且常年开发会导致环境问题严重，在能源技术方面也较为落后。我国必须实现能源的可持续发展，才可促进资源的合理开发及利用，方能使得这一问题得到较好的解决。如今社会环境下，以往“大机组、大电网、高电压”的供电模式已经无法适应现今的不断发展。而采用分布式发电，可以降低投资和损耗，发电方式灵活，同时对环境破坏小，相比在高峰期出现电力负荷，会出现更高经济效益的局面，所以分布式的发电技术与智能电网技术的研究在电力系统规划建设中具有重要的作用。

1、分布式发电发展的概述

1.1 分布式发电的概念

对于分布式发电概念的提出是在美国公共事业管理政策法中，其主要内容概括来说，就是在电力负荷附近或是配网附近直接布置安装发电设备。与传统的发电模式相比，分布式发电更加经济、高效和环保。

1.2 分布式电源接入电网后对电力系统的影响

当把分布式电源接入电网后，配电网被多电源结构取代了原本的放射状结构，这样一来，原来的电力系统一定会受到不同程度的影响，主要涉及到以下五个方面：第一，系统规划问题会因此而变得更加复杂；第二，配电系统稳定性会受到电网潮流大小和方向改变的影响，一些开关电容器组等电压调整设备也会随之出现一系列的问题；第三，电能质量会有所影响，系统电压和频率会有一定偏差，出现电压波动和闪变问题；第四，短路电流和继电保护受到影响；第五，配电系统的实时控制受到干扰，在原配电系统中，实时监控、控制和调度经由供电部门统一管理。但是接入了分布式电源，无源放射状电网便不复存在，信息采集、开关操作和能源调度面临较大挑战。

2、智能电网发展概述

2.1 基于电力电子技术的“即插即用”控制

最基础的就是保证电能的质量，最重要的两个因素就是系统的能量管理以及分布式发电并网运行的协调控制，可能运行场合所需求的功能是智能电网内分布式发电单元控制的策略以及系统和各分布式相互作用的性质决定的，这种情况都是发电单元控制策略的有效选择。电力电子结合的分布式发电单元还有2个显著的特点：

（1）可以灵活的通过换口转换器快速反应。

（2）对分布式发电单元的电流进行有效的阻挡和限制，使其小于额定电流的200%从而对故障的发生得到减小。

对电子电力控制的功能是电压频率控制或者是有无功。电压频率拥有下垂特性控智能实现负荷功率变化时为智能电网提供频率方面的支撑。有无做功可根据分布式发电的情况协调运行。因此这个方法可以根据发电单元控制的不平衡功率发送给其他的机组承担具有方便、简单、可靠的特点。

然而对于一个传统的发布式发电单元，一个电力电子组合分布式发电单元在电网中呈现出来的形态没有任何的惯性。所以不能维持微网的频率，因此这个方法没有考虑到电压和频率的恢复问题。在电力系统受到干扰时，系统频率的发展根本没有办法保证。

2.2 智能电网的主要特征

现今对其的认知大多定位在高级传感装置为核心的自动化信息网络，每个用户和节点都能够给予其及时监控，与此同时，传感器与电厂、用户和电网公司之间的连接都可以通过电子终端实现。智能电网的主要特征表现在以下五个方面：第一，自我管理和恢复；第二，双向电力服务；第三，优质电能质量；第四，兼容与开放并存；第五，更加经济高效。

2.3 智能电网主要技术

智能电网的技术组成是由四个部分共同构成的，依次是高级量测体系、高级配电、输电运行和高级资产管理。

3、智能电网技术在分布式发电中的应用

3.1 分布式发电与智能电网结合的必要性

分布式发电最大的优势就是可以灵活地接入配电网，但是很多分布式电源在中低压配网上合并运行时，必须对其系统采取新的方案，电压控制和智能仪表也需要花费较大的心思，所以以往的单向潮流的配电系统不符合现今社会的发展。

将分布式能源、可再生能源和现有电力系统实现有机融合是智能与传统电网最大的区别之一，使得“即插即用”的实现更进一步。

3.2 智能电网技术在分布式发电中的应用

在日本，太阳能发电在智能电网规划后得以大规模建设，电动汽车配备也实现了快速充电设备，同时组织大批人员研究分布式电源接入电力系统时所产生的影响。

在我国，智能电网技术发展时间短，在实际应用方面范围有很大限制，在相关方面需要国家做更多的支持和鼓励。

3.3 分布式发电接入智能电网的标准

根据设置标准，为减少配电系统线路的损耗，并对无功功率的分配和电压分布的状况做以改善，就必须以分布式电源发展及负荷增长情况为实际依据，对分布式电源在智能电网的接入位置和接入容量做以优化。

基于功率管理系统的控制，基于电力电子耦合的分布式电源有功无功潮流控制方法由Katiraei F提出。基于多代理系统的控制在现代智能电网中，智能配电自动化系统的多代理系统由控制代理、分布式发电代理、用户代理和数据库代理组成。

4、研究展望

联系上文，分布式电源接入电网的现象愈发常见，渗透程度不断增强，相应的，智能电网技术对分布式电源的应用要求也在逐步提升。在我国，智能电网与分布式能源的结合应用仍旧属于起步，必须加紧开发研究。

4.1 高级量测体系

在分布式发电控制智能化中，高级量测体系是较为关键的一项技术，其面向用户的应用功能十分强大，一般来说，电网中运营分布式能源的用户可以从中获得电网实时信息，从而对电网运行提供更为强大有力的支持。

4.2 智能配电自动化系统

传统配电网中对于分布式能源的接入点和容量只能处于被动操作，而在实施智能电网通过配电自动化装置后，这一情况得以显著改善，许多分布式发电模型在控制中心建立，比如风电场等可再生能源，同时构造多代理系统，对接入分布式能源积極调配，保证安全、稳定的前提下不断提升运行效率。

4.3 高级控制技术

由于清洁能源和分布式能源较为特殊，想要促进应用的可行性和效率性，必须将电网频率、联络线潮流、电压控制技术、发电预测模型等融合为一体进行研究。

4.4 其他综合技术

一般情况下，预测分布式发电中的可再生能源多半和天气状况有很大关联，因为其稳定性弱，这时需要能量存储系统或者网络安全管理系统对电网瓶颈和功率平衡状况做以修复。可以这样说，分布式能源系统中，需求回馈、消费方调控和能源储存等所发挥的作用是同等重要的。

5、结语

综上所述，分布式发电与大电网联合运营是我国于未来的必经之路，智能电网相关技术可以作为此最大的动力支持。结合我国现今的社会环境现状，对分布式发电与大电网联合运营必须加大研究。在此过程中，智能电网技术尤其需要得到重视，同时采取有效的保护方案来为此护航。我国是人口大国，对资源的充分高效利用关乎民生，处在起步阶段的我们，要加大在这一方面的研究和探索。

（作者单位：河北省秦皇岛秦热发电有限责任公司）