新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响

殷玉萍

【摘  要】在改革开放的新时期，随着社会经济与科学技术的蓬勃发展，对于新能源与电力供应质量的安全性与可靠性也提出了一种越来越严苛的要求。电网系统作为整个社会的重要基础性工程，其一旦发生意外情况，也必将会造成重大的严重后果，轻则大面积停电，重则威胁国家安全。电力供应在社会生活中的重要作用不言而喻。新能源发电与分布式发电是目前电力领域的量大主要发电形式，均有着各自的优缺点，同时对于电力系统的影响也不尽相同。基于此，本文就基于新能源发电与分布式发电的基本概念，重点针对其给电力系统所造成的影响进行了分析，旨在能够为未来电力事业的发展有所参考和借鉴。

【关键词】新能源发电;分布式发电;电力系统;影响;电力供应质量

引言

分析了分布式发电和新能源发电的特点，分别论述了对电力系统的影响，并进行了对比研究。实践证明，未来电力系统的发展是基于新能源分布式发电技术的融合发展，采用多项新能源发电技术的共同运用，有利于减少污染，提高电网运行效率和稳定性。

1分布式发电的概念及优点

分布式发电通常是指电能产生或储存能量的系统，为满足附近用户的需要或者支持电网的运行，布置在用户附近的小型的、模块化的发电单元，通常发电功率在30MW以下，主要包括以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、太阳能发电（光伏电池、光热发电）、生物质能发电等。分布式发电是由美国在1978年作为法规公布并予以推广，然后逐渐被其他国家所接受。之所以分布式发电能够被广大国家所接受的原因在于，它具有输电损失小、热点适应性好、能源利用效率高，环境污染小、可持续发展、安全性高等特点，无论是在农村还是在城市都适合建设和发展分布式发电，总而言之就是不以大规模远距离运输电力为目的建设。分布式发电使用的对象非常广泛，“家家都是电厂”，其实说的就是一种广义上的分布式概念。随着技术成熟，小到一个家庭，大到一个工厂都可以运用适合的应用设备。什么是电力系统？电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化为电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全优质的电能。

2分布式发电对电力系统的影响分析

2.1分布式发电对电力系统电压的影响

在分布式发电模式中，电源主要是接入配电网，而在其接入之后，配电系统的电源结构也会由之前的放射状结构向多电源结构转变，相应的潮流大小与方向也会随之改变，进而也促使配电网的稳态电压发生改变，最终的导致之前的调压方案无法满足分布式电源接入后的配电网电压需求。此时为更好地避免对用户端所造成的影响也就需要对分布式电源接入对电力系统电压的影响进行重新评估。对这种影响进行量化分析的一大主要手段就是潮流计算，但由于传统的潮流计算并没有考虑到分布式发电的影响，因此也就失去的价值。基于这一情况，当前特对异步发电机及无磁调节能力的同步电机与燃料电池等几种较为典型的分布式电源进行建模，并提出了一套全新的给予灵敏度补偿的配电网潮流计算方法，该方法对于多电源配电系统完全适用。研究表明，分布式发电的接入会直接影响到配电网馈线上的电压分布，具体影响程度与所接入电源的接入位置、容量大小有直接关系。

2.2分布式发电对继电保护的影响

系统在农村大多为放射状结构，因为这样的结构可以使得结构运行更加方便，在保护电流方面也起到一定的作用。放射状结构可以在配电网接入分布式电源之后使潮流多方向流入各负荷，所以，分布式发电对配电网原有的继电保护有着很大的作用。

2.3分布式发电对电力系统电压的影响

分布式电源主要接入配电网，在接入DG之后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向有可能发生巨大改变，使配电网的稳态电压也发生变化，原有的调压方案不一定能满足接入分布式电源后的配电网电压要求。因此必须评估分布式电源对电力系统电压的影响，以保证在分布式电源应用越来越多的情况下它们不会给用户带来不良后果。潮流计算是对这种影响进行量化分析的主要手段，但传统的潮流计算方法由于没有考虑分布式发电的影响，因而失效。对异步发电机、无励磁调节能力的同步发电机和燃料电池等几种典型DG进行建模，并提出了基于灵敏度补偿的配电网潮流计算方法，适合包含各种不同DG形式的多电源配电系统。分布式发电对配电网电压的影响主要如下：（1）分布式发电的接入会对配电网馈线上的电压分布产生重大影响，具体影响与分布式电源的容量大小、接入位置有很大的关系。（2）同样渗透率（PenetrationLeve1）的分布式电源集中在同一节点，对电压的支持效果要弱于分布在多个节点上。

2.4再生能源发电对电网运行的影响

国家发改委公布的《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年，全国水电装机容量将达到3亿kW（其中小水电7500万kW），生物质能发电装机3000万kW。风电装机3000万kW，太阳能发电装机180万kW。可以看出，随着可再生能源发电容量在电力系统中所占比例的增加，其对电力系统的影响就会越来越显著。1）并网过程对电网的冲击部分可再生能源发电机组由于容量小，常常采用异步发电机。由于没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压。因此并网时必然伴随一个过渡过程，会出现5—6倍额定电流的冲击电流。对小容量的电网而言，大量异步电机同时并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌.从而影响接在同一电网上的其它电器设备的正常运行.甚至会影响到整个电网的稳定与安全。2）对系统稳定性的影响大型电网一般具有足够的备用容量和调节能力。风电进入一般不必考虑频率稳定性问题，但是对于孤立运行的小型电网.风电带来的频率偏移和稳定性问题不容忽视。若大型风电场多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降：当风速超过切出值，风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的大量停运会造成损失大量的机端电容补偿。从而会导致电网电压韵突降，而电网电压突降必然会导致系统电压稳定性水平的降低161。

结语

分布式发电各电站相互独立，不会说一个地方出故障导致全部的供电系统不能用，因此，它的安全性、可靠性比较好，且受自然条件影响较小;输电损失较小，不用建立配电站，可以降低或者避免附加的输电配电成本;方便，实用性高，但是，采用分布式发电的方式会导致管理难度加大，分散化的发电单元不易于管理，且单个发电单元建设繁瑣，也会造成耗费人力物力的情况。建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量节省动力设施投资，且有利于能源的合理开发和利用，提高资源利用率，满足国家日益增长的经济需要和人民生活水平的需要，确保经济发展安全。综上所述，对比分布式发电与新能源发电的各种优缺点以及对电力系统的影响，应该把这两种方式结合起来，不应该只依靠单一的方式进行发电，使其在同一个供电系统中相互补充，相互协调，从而稳定电压，提高资源的利用率，优化资源配置、达到可持续发展的目标，使污染越来越小。相信，在未来的发展中，分布式新能源发电将会得到广泛的应用。

参考文献：

[1]张侥，晁勤，李育强.分布式发电接入电网继电保护研究[J].电力自动化仪表，2016（5）：10-12，15.

[2]易桂平，胡仁杰.分布式电源接入电网的电能质量问题研究综述[J].电网与清洁能源，2015（1）：38-46

（作者单位：国网太原供电公司）