浅析分布式发电对电力系统分析的影响

程采奕

摘   要：越来越严重的能源紧缺问题给社会发展带来了较为负面的影响。首先，概括了分布式发电的含义和特点;其次，介绍了常见的分布式发电技术，例如风力发电;最后，结合实际情况，围绕电力系统分析受分布式发电的影响展开了讨论，希望可以在某些方面给相关工作人员以帮助，使分布式发电的积极作用得到充分发挥。

关键词：分布式发电;可再生能源;电力系统分析

众所周知，由于不可再生能源日益枯竭，原有发电模式已经难以满足社会的持续发展需求，而人们对电力质量、稳定性提出的要求也越来越高，分布式发电应运而生。作为对实现持续发展目标具有积极作用的技术，分布式发电的优势主要体现在对原有发电模式的弊端加以解决的方面，对其合理应用很有必要。

1    分布式发电概述

随着电力工业日趋成熟，人们开始关注如何在保证电能质量的基础上节约资源、降低能耗，分布式发电的出现成为必然。原有发电模式的特点为集中供电，用户提出的确切需求难以被满足，另外，集中发电设备多为火力发电，需要通过燃烧化石能源的方式为发电提供动力，不仅会破坏环境，还会加快能源枯竭的速度。分布式电站的特点是规模较小，分布在用户附近，直接为用户提供电能。科学技术的发展为分布式发电的完善提供了支持，該发电模式的优势主要体现在可以利用水能、风能等新型能源完成供电工作，不仅使能源使用结构得到优化，能源枯竭的情况也得到了缓解[1]。由此可见，分布式发电是指分布在用户附近、符合特定用户需求、能够为配电网的经济运行提供帮助的技术。

分布式发电的特点主要体现在5个方面：（1）原有发电模式需要依托大规模配电站、发电站和发电厂完成供电任务;分布式发电既可以利用水能、风能等可再生能源完成发电，也可以在微型燃气轮机的辅助下完成发电，具有投入少、规模小和建设时间短的特点。（2）分布式发电的综合利用率相对较高。（3）分布式发电拥有独立电源，可以使故障发生的频率大幅降低，提高供电系统的持久性与稳定性。换句话说，即使电网出现大面积故障，分布式发电仍旧可以正常运行。（4）分布式发电在经济性上具有十分突出的表现，由于分布式电源和用户的距离较近，直接就近供电的设想因此而成为现实，这样做不仅降低了输配电损耗，还压缩了投资成本。（5）分布式发电更加环保，应用的发电能源均为可再生能源，大量排放污染物的情况得到遏制，高压输电线路建设带来的电磁污染有所减少。

2    常见的分布式发电技术

2.1  风力发电

风力发电是指直接将风能向电能进行转化的技术，具有成本低、不消耗资源、保护环境等优势，目前在诸多领域均得到了有效应用。一般来说，风力发电的形式有两种，分别是并网型、离网型。由于自然风力给风力发电带来的影响较大，等功率发电难度极高，因此，并网发电被视为风力发电发展的主要趋势，组成并网风力发电站的发电机组通常需要满足大容量的要求，组成发电机组的设备包括发电机、风力机。运行原理如下：通过转动风力驱动桨叶的方式产生动力，再将动力势能向电能进行转化。虽然风力发电的优势十分明显，但也存在没有解决的问题，例如：其一，由于发电机和地面的距离较高，维护工作的难度大幅增加;其二，由于风力发电的平衡性难以得到保证，通常只被用于对电能进行储存等[2]。

2.2  太阳能发电

由于越来越多的人开始注重绿色环保的理念，太阳能作为主要能源在各个领域得到广泛应用。分布式发电应用的太阳能电池通常以单晶硅、多晶硅为依托，实现将太阳能转化为电能的目标，在节能环保方面具有突出作用，能源压力也因此减轻。太阳能是典型的可再生能源，对其加以应用，可以有效缓解废弃物排放带来的环境污染问题，这与可持续发展提出的要求十分契合。具体应用如下：在阳光充足的白天，利用光伏电池完成将太阳能向电能持续转化的工作，以满足用户对电能的需求为前提，储存剩余电能，为晚间用电提供保障。但是，光伏电池较易受到外界因素的影响，例如日照强度、时间等，因此，现阶段光伏电池的太阳能转化率并未达到预期，对其加以应用所取得的实际效用也受到了一定程度上的限制。

2.3  燃料电池发电

作为新型储能设备的一种，燃料电池的原理是通过电化学反应，将燃烧富氢产生的化学能向电能转变。很长一段时间内，燃料电池的应用方向都以军事航天领域为主。而科技的发展使燃料电池逐渐转入民用，例如新能源汽车。与蓄电池相比，燃料电池在电能储存方面具有十分突出的优势，另外，阳极和阴极产生的反应能够使储存在燃料电池中的电子向离子转变，随之形成电压。对作为储能设备的燃料电池进行维护，保证催化剂充足，作用主要是为发电系统正常运转提供保障。

3    分布式发电给电力系统分析带来的影响

原有发电模式无法保证每位用户的需求都得到实现，在用电高峰期也无法对电力负荷进行调整，由此引发的问题主要是电压不稳，偏远山区的供电情况更是和预期相差甚远。分布式电站的优势包括极高的可靠性与安全性、不会对环境造成严重破坏、建设和维护的成本相对低廉等，因此，分布式发电得到了大力的推广和应用，取得的效果有目共睹。以可再生性为依据，可以将发电能源分为两类，一类以风能、地热能、太阳能等可再生能源为主体，另一类则以燃动机、内燃机、热电联产等不可再生的能源为主体。分布式发电给电力系统分析带来的影响，主要体现在以下方面：

3.1  电力市场

近几年，电力市场的发展势头十分迅猛，大量交易平台被开放，分布式发电因此获得了竞争的机会和平台，用户也可以根据自身需求选择最优化、最适合的方法。配电网的开放为电力零售市场的发展提供了动力，市场竞争的激烈程度与日俱增，可供用户选择的模式越来越多，例如自给自足、电网售电等。用户可以在对电力需求和价格进行了解后合理分配分布式电源，使分布式发电所具有的优势及作用得到充分发挥，由此创造的经济效益也会变得更加可观[3]。

3.2  电能质量

分布式发电产生的电流在接入电路组的线路后，就会由辐射状结构向多电源结构转变，电路中电流的方向、大小也会发生变化，从而影响电网电压的稳定性。此时，原有调节方案已经无法完成匹配的任务，只有重新评估主线路特点，制定调压方案，才能避免由于分布式发电引入配电网导致安全隐患产生的情况。原有电力输电网络的结构通常呈放射状，该结构的优势主要体现在两个方面：（1）使电流保护更加经济;（2）使运行更加简单。将分布式发电引入配电网会导致原有结构被改变，从而给继电器的保护形式带来影响，例如保护装置失灵、误操作等，如果馈线附近出现问题，则会导致无障碍馈线跳闸，电能质量无法得到保障。除此之外，分布式发电可能引发的问题还包括谐波，这是因为分布式发电需要以大量电力电子器件为依托，因此，发电单元可以被视为谐波源，利用逆变器将分布式发电引入配电网会导致开关频率周围存在大量的谐波分量，谐波因此被引入，问题随之出现。当然，需要引起重视的内容还包括发电单元在容量、位置上存在的差异，导致电压出现降低、升高的现象，使稳态电压的分布受到影响等。

3.3  配电网损耗

原有发电模式会导致配电网出现严重损耗，分布式发电的出现使该问题得到有效解决。在将分布式发电引入配电网后，电网损耗大幅降低。对配电网损耗具有决定作用的因素为系统潮流，随着分布式发电被引入，配电系统的负荷分布发生变化，系统潮流也由单向流动逐渐转为双向流动。将同步发电机引入配电网，可以为系统同时输入所需的有功功率与无功功率，这样做的目的有两个，一是为电网电压提供支撑，二是降低系统损耗。将感应发电机引入配电网可以保证系统只接受有功功率，但是计算结果表明，这样做会导致配电网的损耗出现小幅提升，需要相关人员引起重视[4]。

3.4  配电网规划

首先，在将分布式发电引入配电网后，电网在运行方法、未来规划等方面具有的不确定性大幅提升，电网系统的安全性、稳定性及可靠性会受到分布式电源带来的影响，干扰评估的准确性。其次，如果分布式电源和配电网同时运行，配电网结构就会发生变化，对输电厂产生的依赖随之降低。最后，规划人员在规划配电网时，应该对5～20年内配电网负荷的变化情况进行分析，一般来说，在该时间范围内，配电网符负荷默认为增加状态，只有不断增加变电站、分布式电源的数量，才能使电力需求得到满足。

3.5  線路系统可靠性

在主线路电路中接入分布式电源，极易导致电力系统可靠性降低，这是因为分布式电源为并网运行，在低电压击穿方面的表现并不突出。如果线路发生故障，接入的分布式电源则会导致电压跌落增加，如果无法及时跳闸拖网，便会给电气设备带来不必要的损伤。如果备用电源为分布式电源，则能够使电网负荷及堵塞消除，其可靠性、安全性自然随之提高。如果接入分布式电源能够满足低电压击穿的要求，即使电网发生故障，电源的运行也不会受到影响，这样做可以使电压骤降得到缓解，具有突出的现实意义。实践证明，要想推动电力系统的发展，对分布式发电的操作环境进行优化、提高发电质量、降低电网负荷很有必要。

4    结语

通过分析可以看出，分布式发电作为近几年出现的一种发电技术，其作用不仅包括提升发电技术，为发电质量和效率提供保证，还包括降低维修难度，避免发电系统故障导致大面积停电的情况出现，另外，还为人们提供良好的学习、工作和生活环境，并且在无形中提升了电力企业的效益。

[参考文献]

[1]尹阜丰.分布式发电及其对电力系统的影响[J].科技创新与应用，2016（36）：252.

[2]吴  岚.分布式发电与新能源发电对电力系统影响的对比研究[J].科技资讯，2017，15（19）：39-40.

[3]李建霞.分布式发电与新能源发电对电力系统影响的对比研究[J].电子技术与软件工程，2014（20）：163.

[4]苑佳卉.新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响[J].城市建设理论研究：电子版，2019（9）：2.