新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响

谢晶晶

摘 要：随着我国经济的持续进步，对能源需求也随之提升。传统的能源已经开始不能满足现代经济的发展，为确保电力系统能够在整个现代经济社会建设发展中得到长时间且可持续性的发展，展开有关新型能源在电力系统中的应用研究势在必行。本文主要针对新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响进行分析和讨论。

关键词：新能源发电;分布式发电;电力系统;影响

一、新能源发电的概念及优点

新能源主要是指传统能源之外的各种能源形式，主要包括风能、太阳能、水能、地热能等，新能源发电就指的是依靠这些新型的能源进行发电，而不是单纯地依靠煤炭石油等传统能源进行发电。采用新能源方式进行发电，不仅可以实现资源的可持续利用，而且可以优化资源配置，把闲置资源转化为可利用资源，提高了资源的利用率。另外，采用新能源发电技术不会产生污染，煤炭石油等传统能源可能会产生有害大气的二氧化碳气体，而采用新能源就不会产生这样的污染，提高了环境质量。但是，对于新能源并没有大规模的开采和发现，地区与地区之间差异也比较大，所以对于如何稳定的利用新能源达到最大化的供电还需要长远的研究。

二、新能源发电对电力系统的影响

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着。

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降低。

三、分布式发电技术概述

分布式发电技术主要指的是在用户现场或者是靠近用电现场，为其配置较小的发电机组，以用于满足特定用户的需求，DG技术可用发电的余热来进行制冷、制热，从而使资源得到合理的阶梯利用，提高资源的利用效率。这种发电方式具有经济、方便、快捷和高效的特点，又被称为非集中式发电、嵌入式发电等。分布式发电的电源装置与传统的发电机组有所不同，其容量较小，一般来说只有几千瓦至几十兆瓦之间，其数值是由分布式发电不同的电源类型以及不同的电力系统和当地的发电政策等来决定的。

作为一种新型的发电方式，分布式发电的能源综合利用优势已经受到了广泛的关注。很多发达国家已经逐步的走上对多种一次能源形式的结合的探索之路相对于此来说，我国的发展起步较晚，虽然我国地域辽阔，资源丰富，但是我国属于人口大国，人均资源相对匮乏，可再生资源的开发迫在眉睫。目前，全国各地已经积极响应国家政策和指示，积极的调整自身的能源产业结构，为促进节能减排和低碳经济的发展，纷纷开始大力研究分布式发电技术。可以说，虽然我国的分布式发电技术起步较晚，技术基础较为薄弱，但是其应用前景是相当广阔和光明。

四、分布式发电对电力系统的影响

1、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，并提出了基于靈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（Penetration Leve1）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、分布式电网对电能质量的影响

分布式发电是建立在电力电子技术基础之上的，大量的电力电子转换器增加了大量的非线性负载，将会引起电网电流、电压波形发生畸变，引起电网的谐波污染，分布式发电对电能质量主要有两个方面的影响：电压闪变与引入大量谐波。

3、分布式发电对继电保护的影晌

由于分布式电源的接入可能导致双向潮流，并且一些分布式电源（如风电）出力的随机性和波动性将导致其频繁的投切，这些都对传统的继电保护产生极大的威胁，主要体现在以下几个方面：

（1）对于继电保护中的电流保护，在未接入分布式电源之前，当线路发生故障时，继电器可以通过检测到故障电流及时动作;在分布式电源接入以后，系统潮流的大小和方向都可能发生变化，进而可能和故障电流叠加后使流过继电器中的电流减少，继电保护因此可能失效，甚至可能出现保护的死区。

（2）分布式电源一般安装在母线上，当母线附近区域发生故障时，分布式电源的出力可能使得所在线路继电器检测到的电流大于继电保护的整定值，进而发生误动作，引发无故障跳闸。

（3）分布式电源对自动重合闸的影响。电力系统中的故障大多数是瞬时的，因此自动重合闸装置可以有效地对因为瞬时故障而跳开的线路断路器重新合闸，从而大大增加了供电的可靠性。当分布式电源接入以后，当线路发生故障跳开时，如果分布式电源继续向故障点供电，就有可能造成持续电弧，导致绝缘子击穿，自动重合闸失败。

结束语

面对我国经济快速发展下对电力系统所提出的更高要求，对比新能源发电与分布式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：

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