分布式发电及其对电力系统的影响探究

郑瑞新

中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司 陕西 西安 710054

当前供电形式大多是利用集中电网系统进行，但是社会不断发展背景下，人们对电力的需求也有了更高的需求，而传统的发电方式已经无法满足现代化发展对电力的需要，因此加强对发电方式研究，致力于电能质量的提升，降低发电过程中对能源的消耗以及环境污染问题，成为当前应研究的重点。而分布式发电以其独特的优势可有效改善传统发电模式带来的一些弊端，电能无须长远距离运输可实现随时随地发电、应用和控制，具备了节约土地资源使用，减少噪音、降低辐射等等优势，是电力行业重点推动专业方向。

1 分布式发电概念及优点

1.1 分布式发电的概念

相较于传统的集中式供电，分布式发电是根据用户的现实需求，对其设施进行分布设置。即在用户数区域内或配电网中对电源进行分布式安装，发电的容量通常从几千瓦到几十兆瓦之间，能够满足指定区域内的用户用电需求，同时也能够当作集中式发电电网的补充[1]。因此在全面掌握用户实际用电需求的基础上，可对分布式用电灵活设计，提高供电针对性，进而保障发电的稳定性提高发电效率。发电运行模式中，总体包含了并网及孤网两种模式，孤网模式与其他电网不连接，是属于分布式发电的自治系统，因此其发电的方式有着较强的灵活性特点，能够根据实际需求进行有效调整。并网模式是指通过与现存电力系统并联的方式去调节电网的负荷，特别在用电高峰期内，为网络运行的安全性和稳定性提供保障。

1.2 分布式发电优点

首先分布式发电可根据不同用户的需求发电，同时也可保障集中供电过程中的稳定性，从而避免集中电网出现问题导致的电力瘫痪问题。其次分布式供电有着较强的安全性和高效性，分布式发电接入电网之后，能够有效提升大电网运行的可靠性，即使大电源断电也能够利用分布式发电实现供电；具有环保型特点，分布式发电应用过程中使用的太阳能、风能等都是可再生能源，不仅有效降低了能耗，同时实现了生态环保。而且在电能输送的过程中，可利用低压输电线路进行，从而避免了电磁污染的问题，也不会对周围植物造成破坏；具有灵活性特点，由于分布式发电在设置区域较为分散，并且通常规模也较小，因此在实际运行的过程中不会发生灾害事故，比传统发电系统提高了保障性；具备经济性特点，通常分布式发电可以根据用户的需求设置区域，因此电力传输的距离比较近，从而降低了能量的损耗问题。加之其发电的过程中所占据的空间以及土地面积都相对较小，因此电力企业对其投资也比较少，实现了成本上的节约。

2 分布式发电技术分析

2.1 燃料电池发电

燃料电池发电就是将燃料电池作为发电能源进行发电，该技术是新时代发展的产物，属于比较新颖的存储能源装备，通过化学反应将化学能转化为电能的技术[2]。它与蓄电池大体一致但又有所区别，比如其能力的密度相对较高，主要包含了阴极、电解质和阳极部分，其原理主要为在化学反应下将电子转化成离子，而阴极和阳极通过得失电子的方式形成电流。另外该技术在应用的过程中想要满足持续发电，则需要不断的供应催化剂和燃料。从应用成本的角度分析，铅酸电池应急原系统更符合一次性使用，但是如果从后期的维护和更新应用的陈本节约考虑，则是燃料电池更节约成本，由此可以看出，该技术在有效性的层面上，更适用于特定行业。因其在使用方式上有着较强的灵活性特点，可以根据实际需求设置为不同的形状，当前该技术被广泛应用到交通行业当中。但也由此可以分析出，该技术容量上的制约性，成为其未广泛应用到工业生产领域中的重要因素。

2.2 风能发电

风力发电主要是将风能转化为电能，有着低成本、低耗能的特点。风能是可再生资源，将其用于发电当中可有效提高环境效益，特别在当前国家提出的节能环保战略中，风力发电也成为当前积极推广的发电形式之一。当前应用比较广泛的风力发电技术主要有两种形式，即并网和离网[3]。由于该技术在实际应用过程中会受到自然风的影响，因此当前主要应用的发电形式为并网型。即在发电厂中通过多个大容量风力发电和机组构成的风场，借助风力吹动桨叶转动以形成动力，同动力势能的转化方式形成电能。该技术在当前相对比较成熟，特别是在我国西部以及沿海地区应用比较广泛。但是由于其存在一定的缺点，如容易受到风力影响导致发电的不稳定性等，电能的质量难以保障。

2.3 光伏电池发电

光伏电池发电主要是将太阳能转化为电能的技术，太阳能的有效应用符合了我国当前提出的低碳环保理念，成为当前电力行业发展的主流能源，在分布式发电中的应用，主要是通过多晶硅、单晶硅等半导体材料实现电能转化。另外该技术不仅能将白天的太阳能进行转化，同时还能将多余的能量进行储存用于晚上，有效提升了电力的利用率。太阳能是当前研究比较深入的能源，在分布式发电中，太阳能光伏电池可有效降低对不可再生能源的消耗，促进生态环保效益的提升。太阳能本身就是清洁能源，太阳能广发发电有着节能、清洁的优势，相较于其他电力发电，光伏发电的过程更加简单。并且由于太阳光照射的区域范围较广，因此在对其开发和利用上也存在较高的便捷性特点，将收集的能源储存用于晚上，也避免了资源浪费的问题。

3 分布式发电对电力系统的影响分析

3.1 对网架电压的影响

分布式电源接入到常规的配电网之后，会直接对其电力系统造成影响。分布式发电会对电力系统的结构造成一定的改变，同时影响电力方向和大小。网架电压会随着分布式发电源增加产生更大的影响。传统网架控制电压稳定性的方式通常只针对短时间操作过的电压，而针对接入分布式发电源的有效措施相对较少，因此比较容易对给其他用户造成影响，最终使整个网架电压产生波动[4]。总体来讲其主要影响体现在以下三个方面：首先会对接入回路造成影响，分布式发电接入的越多，容量也越大，因此对网架电压产生的影响也就越大。其次分布式发电在网架节点中进行接入时，会使关联在该节点的所有用户用电情况造成影响，特别是节点的分布范围相对较广，因此其影响的程度也难以估算。最后通常情况下法拉第效应会使线路的首端电压抬升，因此这就需要在接入分布式发电时，需根据实际需求采取有效策略。由此可以看出，不仅容量对电压分布产生影响，接入位置的不同也会对其产生影响。因此如果分布式电源电压超出用户接受的范围时，配电网则需要针对对应节点去调节电压。分布式电源会在DG呈现正常数值的情况下少发无功功率。

3.2 对继电保护的影响

以往配电系统中如果出现故障问题，短路电流一般是从电源到故障区的单一流向电流。当前配电系统主要为放射状结构，其作用在于提高电力运行过程中的简单性以及过电流保护的经济性。分布式电源接入配电网时，该结构形式能够覆盖整体电源以及用户当中，形成连接电源与用户的网状结构模式，潮流的特征也随之发生变化。由此可以看出分布式发电与继电保护产生影响。首先分布式发电运行过程中可能导致继电保护实效，其形成的故障电流可能会减小流过馈线继电器电流；其次分布式电源接入电网之后，可能会使相连馈线中，一方产生故障的馈线对其相邻馈线产生影响，进而出现跳闸情况。最后对配电网故障水平造成影响。分布式电源的数量对其故障水平高低有直接影响。想要提高故障水平需要升级开关设备，因此如果电网中因分布式电源大导致的故障问题提升时，则需要做好断路器升级保护装置。

3.3 对电能质量影响

电力系统中电能的质量包含了电压质量、电流、供电以及用电等方面的质量问题。当前电力系统中对其质量产生影响的重要因素有电压波动、谐波扰动等。分布式电源接入配电网时会对其运行造成一定的电能质量问题。首先影响电压波动的主要原因在于大型分布式发电输出过程中突然发生变化，分布式发电以及反馈环节中电压控制设备相互影响等；其次是谐波污染。整流电路技术以及逆变电路技术在实际应用中需要有大量设备支持，如整流器、调压装置以及相关机电设备等，这同时也是谐波产生源。而谐波会对电网保护同等造成影响，通常转换器的数量越大对谐波产生的影响也越大，进而对电能质量造成影响。最后改善措施不明确。电压闪变问题有时候会因电机启动导致，有时也会因为分布式电源输出功率变化导致，而这种问题在当前还没有明确的解决方案。

3.4 对电力市场的影响

新时期电力改革的背景下，分布式发电的推广和应用推动了电力市场的进一步发展，同时也为广大用户提供了更多的选择。各级用户可根据自身的实际需求针对性地选择供电方式。比如用电选择中可根据性价比选择电力供应商；特殊行业对用电有特殊需求时，对电能的质量要求不高，为分布式发电的应用提供了更宽的平台；用户可以实现资金直接发电，实现经济节约，摆脱常规电网束缚等等。我国当前各电力企业在改革过程中侧重于电力售卖端的开发上，这同时也为分布式发现提供了更有力的竞争空间。但是在电力发展的过程中，同时还需要深入分析研究当前分布式发电存在的各种问题和不足，做好潮流计算工作，保证电力系统的正常运行；采取有效措施对电压以及电能质量进行有效控制，进一步提升其应用过程中的安全性和稳定性。为推动分布式发电的发展，不仅要注重技术层面上的研究，同时还需要加强对管理层面的重视，并根据市场需求积极做出改变。

4 结束语

现代化发展中电力能源是人们生活中必不可少的资源。随着人们对电力需求不断增强，电网的负荷也日益增加。而分布式发电以其独特的优势得到了快速发展，同时也对电力系统产生了重要影响。因此应加强对分布式发电技术的研究，实现最大化的避免因分布式发电产生不良影响导致的各种问题，充分发挥分布式发电的优势，进一步促进电能质量提升，降低电网负荷，满足当前社会发展的需求，推动电力行业的可持续发展。