分布式能源发电对电网的影响及面临的问题分析
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摘要：随着社会经济的不断发展，人们生活水平的提高，人们对电能的需求不断增加，在我国东部地区，可再生能源发展较快，风能发电与光伏发电等在电网中比例不断增加，但由于这些可再生能源的应用受到自然因素的影响较大，为实现供电的可靠性与稳定性带来了很大困难。分布式能源发电，能够有效降低环境污染，提高能源利用率，是未来发电的主要形式。在本文中，主要对分布式能源发电对电网的影响及其发展所面临的问题进行研究与分析。
关键字：分布式能源 发电 电网 影响 问题
中图分类号：U665文献标识码： A
Abstract: with the continuous development of social economy,the improvement of people's living standard, people's increasingdemand for electricity, in the eastern region of China, the rapid development of renewable energy, wind power and photovoltaic power generation in the power increase, but because of the influence of these renewable energy applications by naturalfactors larger, brought it is very difficult to realize the reliability and stability of power supply. Distributed energy generation, can effectively reduce the environment pollution, improving energy utilization rate, is the main form of the future generation. In this paper, through research and Analysis on the main influence on the distributed energy generation on the grid and the problems.
Keywords: energy generation grid impact problems in distributed
中图分类号:F426.61文献标识码:A
一、分布式能源发电概述
分布式能源发电，主要包括燃料电池发电，微型燃气轮机发电、太阳能光伏发电、风力发电、海洋能发电、生物质能发电等。分布式能源发电功率一般为数千万到几十兆瓦范围内，其发电装置较为小型化，分布较为分散，发电稳定高效，发电装置能够分布在用户周围区域，也可以直接布置于配电网之中，其用户供电体现了高效、经济与独立等特征。分布式能源发电属于未来发电的主要形式，当前在我国发电结构中所占有的比例较低，但由于分布式能源发电能够作为集中式发电的重要补充，且发电经济环保，其发展前景较好。通过综合利用分布式能源发电，能够有效解决边远地区与农村地区用电困难等问题，可以为城市用电的稳定性提供保障。在可持续发展的角度来看，分布式能源发电存在着巨大的市场潜能，通过合理规划分布式发电，能够进一步提高能源利用率，降低环境污染，获得良好的经济效益与生态效益。
二、分布式能源发电对电网的影响
分布式能源发电因其经济性、高效性、独立性、环保性等优势，在社会范围内开始广泛应用。应用分布式能源发电，利用现有配电网将分布式能源发电并入系统是其发展的必然趋势，然而数量众多的分布式能源发电容易对配电网的运行状态与结构产生较大影响，主要表现在以下几个方面：
（一）对配电网电压的影响
分布式能源发电对配电网电压的影响可以分为两个部分，包括对系统电压波动的影响与对稳态电压分布的影响。在传统配电网中，电压是以辐射状态的形式进行扩散运行的，配电线路经过变电站出线后，电压以变电站为核心，沿线路不断扩散，其电压逐渐降低。在配电网中引入分布式能源发电后，在配电网负荷稳定不发生改变的状况下，线路中需要对分布式电源进行支撑，其输送功率降低，导致线路中存在的负荷节点位置电压进一步提高，由此可见，分布式能源发电在配电网中接入的位置及其容量，都会对电网电压造成不同程度的影响。配电网系统电压波动的规律是沿着线路的潮流方向，逐渐向末端降低，引起配电网系统电压变化的主要因素包括无功输入变化与负荷有功变化等，其电压波动最明显的位置为线路末端电压。分布式能源发电主要是依靠自然资源，受到太阳辐射、天气状况与风速等众多因素影响较大，导致对其控制难以实现，分布式能源与荷载不协调，容易引起对系统电压影响。
（二）对电能质量的影响
应用分布式能源发电，对电能质量会造成一定程度的影响，这个影响包括正面与负面两个方面。对电能质量的正面影响：在电网供电采取就地与分散形式进行供电时，应用分布式能源发电可以提高电网对负荷供电的稳定性与可靠性，能够提高电网供电质量；当电网关联负荷处于较大的状态下，应用分布式供电方式，能够及时提供电能，并可以在短时间投入使用，减少电网故障时间，保障电力系统的稳定性。对电能质量的负面影响：负面影响主要表现为电压闪变与谐波两个方面。从电压闪变的角度来看，应用分布式能源发电，因其用户需求与自然环境等因素的影响，导致分布式电源在电网中的启动与停运处于一种不规则无规律状态，因其启动与停运引起的输出功率与配电网负荷会产生不协调，造成配电网闪变。分布式能源发电输出功率的突然变化，也会引起电压闪变。从谐波的角度分析，在应用分布式能源发电的同时，会在系统中应用大量电力电子设备，并由这部分电力电子设备实现电网能量传递，然而频繁的操作容易导致电流与电压发生改变，引发谐波污染。此外，分布式能源发电接入电网的方式与常规接入电网的方式存在着一定区别，在进行电压调节等问题上容易引发谐波分量，对电网造成一定程度污染。
（三）对系统保护的影响
一般配电网以辐射状态展开，潮流由电源向用户流动，考虑到配电网中故障多为瞬时性故障，为保证电网运行的安全性与稳定性，一般会进行保护设计，如在变电站中安装过流保护装置，将熔断器安装于支路之中等。其系统保护的设计部具备方向性，只要熔断器与重合闸相互协调，就可以实现配电网保护功能。在引入分布式能源发电后，电网形成了多电源系统，这种多电源系统的保护实现，要求保护设备具有方向性，避免保护设备错误操作。
（四）对可靠性的影响
将分布式能源发电作为备用电源，能够在电网负荷较大的情况下，快速应用并保障电力系统运行的稳定性，如将分布式能源发电并入电网中进行运行，则可能会造成一定的不稳定因素，降低电网系统运行的可靠性。
三、分布式能源发电对配电网影响的处理技术
将分布式能源发电与配电网并网运行过程中，如配电网发生故障问题，为实现分布式发电与配电网配合的良好性，需要安装一定的控制与保护装置，在整个电网系统中使用能量管理系统，以负荷控制与管理为主要措施降低不利影响；做好分布式发电配电网规划，优化其安装位置及规模；应用电力电子技术，提高电网运行稳定性；建立分布式电源并网运行的规定，应用微型电网技术，能够整合分布式能源发电优势，减少对配电网的不利影响，提高系统运行的稳定性与安全性。
四、分布式能源发电发展所面临的主要问题
当前，我国电力系统发展中，存在的主要问题是大规模新能源电力消纳问题。随着科学技术的不断进步，分布式能源发电容量不断提高，其消纳问题也日益凸显。制约新能源消纳问题的主要因素包括以下两个方面：第一，电源结构中缺乏能够抑制新能源电力随机波动特性的电源。在我国2010年电力结构中，其中火电装机容量比例最大，占据整个装机容量的73.4%左右，水电装机容量在整个装机容量中，其比例为22.1%，核电装机容量为1%左右，其他风电等波动性电源装机总容量不足0.3%。由此可见，分布式能源发电应用普及度十分低。为推动分布式电源发展，关键是提高电网系统调节电能功率的能力，保证分布式电源并入电网后系统运行的稳定性，我国水电站基本都是属于径流式水电站，受季节影响十分大，限制了水电调峰能力；第二，发电成本较高是分布式能源发电面临的主要问题。利用当前的开发模式，电能利用率偏低，且存在着电网传输效率低等问题，对电网运行的安全性与稳定性造成不利影响。风电等新能源发电在电能结构中占有比例较低，但新能源在环保等问题上发挥着常规能源不可替代的作用，随着时代的发展，分布式能源发电将会成为未来的一种主要发电方式。
五、结语
在社会经济发展的推动下，工业发展与人们生活水平的提高，对电力的需求量不断增加，并提出了更高的电力供应经济性、可靠性要求，为满足社会发展与环境保护的需要，应用分布式能源发电成为了一种新的选择。分布式能源发电具备着经济性、可靠性与环保性等特征，虽然在并网后容易对电网运行产生一些影响，但随着科学技术的不断发展，相信在未来，分布式能源发电将会获得广泛应用，获得良好的综合效益。
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