浅谈分布式发电

浅谈分布式发电

（陆庆波）

前言

进入21世纪以来，能源供应紧张，环境持续恶化，如何更多更好地利用清洁能源成为全世界人民越来越关注关注的问题。自从欧美首先提出要发展具有灵活、清洁、安全、经济、友好等性能智能电网的要求，分布式发电作为其核心课题之一日益受到国内外学者的广泛关注，因为分布式电源包含应用最广的清洁能源风能、太阳能和生物质能等新能源，大规模的使用能有效地改善能源和环境问题。目前，大电网与分布式发电（Distribubed Generation，DG）相结合被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，是21世纪电力工业的发展方向【1】。

分布式发电简介

就一般而言，分布式发电是指发电功率在数千瓦至几十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元【2】。“分布”二字，相对于集中发电的大型机组而言，是指其总的发电能力由分布在不同位置的多个中小型电源来实现；相对于过去的小型独立电源而言，是指其容量分配和布置有一定的规律，其分布要满足特定的

整体要求【3】。近年来，以可再生能源为主的分布式发电技术得到了快速发展（如太阳能、风能、生物质能等），与传统电力系统相比克服了大系统的一些弱点，成为电能供应不可缺少的有益补充，二者的有机结合将是新世纪电力工业和能源产业的重要发展方向。分布式发电以其优良的环保性能和与大电网良好的互补性，成为世界能源系统发展的热点之一，也为可再生能源的利用开辟了新的方向。

分布式发电应用现状

近年来，分布式能源技术发展迅速，在丹麦、芬兰、挪威等北欧

国家，现有的分布式发电装机容量己超过其总装机容量的30%【4】。在分布式电源研究和发展领域，美国、德国、英国、日本等国家在技术上处于领先地位，它们的许多发电设备生产公司与电力公司联手，进行分布式电源技术的商业化实验。

在美国，正在研究开发方便用户就近利用分布式电源的多种新型技术，例如:

1、分布式电源的群控技术，在负荷高峰时向电网供电的调峰技术;

2、根据用户的要求按需供电的多品质供电系统;

3、微电网系统，将分布式电源、储电装置和电力设备组合起来，根据区域用的要求提供更加灵活有效的供电服务。

美国电科院EPRI和能源部DOE等官方机构也成立了研究分布

式电源的部门，通过研究报告等形式对分布式电源的应用及其并网后对电力系统的影响进行分析，为分布式电源的研究和应用提供了指导。

在欧洲，正在研究普及分布式电源的政策。在技术开发方面，尤其重视电力系统与分布式电源的联接问题，为此在2001年12月制定了一个旨在促进包括分布式电源的“能源网络通道”的名为“Integration”的计划。这是一个通过统一协调欧洲包括欧

盟各成员国的分布式电源，确保电力供给的安全性和可靠性的研究开发计划。我国对分布式电源的研究尚处在起步阶段，己经开始在北京、上海等地兴建基于冷、热、电联产的分布式电源，在西部和沿海兴建基于可再生资源(太阳能、风能)的分布式电源。这些电站大多还是属于示范性的，规模较小。许多问题还有待于在进一步的工作中探索【5】。但我国对分布式发电的支持力度却不小，继2012国家电网公司启动分布式光伏发电支持政策之后，2013年国家电网再次发布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》，进一步将示范扩大到天然气、生物质能、风能等新能源形式，并与3月1日起正式实施。这意味着，普遍用户今后不但能用太阳能、天然气等新能源发电装置给自己家供电，还可以将用不完的电卖给电网【6】。

分布式发电的优点及不足

目前全世界电力系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的

集中式单一供电系统，但是随着当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷己经逐渐不能满足这种要求。其主要存在的问题有:

1、不能灵活跟踪负荷的变化。如夏季空调负荷的激增会导致电力供应短时不足，而为这种短时的峰荷建造发输电设施是得不偿失的，因为其利用率极低。随着负荷峰谷差的不断增大，电网的负荷率正逐年下降，发输电设施的利用率都有下降的趋势。

2、大电网中任何一点的故障都可能对整个电网带来严重的影响，甚至可能导致大面积停电和电网崩溃，近年来频繁发生的大停电事故（例如：2003年8月以纽约为中心的美国东北部和加拿大部分地区发生大面积停电事故，以及2008年因南方雪灾造成华中、华东两区域电网的大面积停电事故）就是最好的佐证。

3、对于偏远地区的负荷不能进行理想的供电。一种情况是距离现有电力系统太远，输配电系统的投资大，经济性太差;另一种情况是由于自然条件太恶劣，现有电力系统到用户的输电线路根本无法架设或建成后会经常出现故障。

4、由于城市的迅猛发展和公众对输变电设备可能产生的电磁影响的忧虑，开辟新的线路走廊也越来越困难【7】。

但是，分布式发电则很好的避免了这些不足，主要体现在： 1、分布式发电系统分散独立，可靠性高。各个分布式发电系统相互独立，因此可以避免大规模停电事故的发生;同时与大电网供电互为补充，弥补了大电网在稳定性方面的缺陷。当大电网发生故障时

可以提供紧急供电支持，既保证重要用户供电，又可以防止系统故障扩大。

2、分布式发电系统可以对区域电网的电能质量和性能进行实时控制，并能充分利用当地可方便获取的能源。因此分布式发电系统特别适合于偏远山区、城市社区等地区;而且由于电能就地使用，不需要建设配电站，不需要架设长距离输电线路，节省输电投资和运行费，减少线路损耗。

3、投资小、占地少、建设周期短。在配电网中，由于负荷增长而供电设备的物理容量不够时，可以适当建设分布式发电系统来满足局部负荷增长的需要，减少改造供电设备的投资;同时其操作简单，调峰性能好，启停快速，可以用来弥补用电高峰时的缺口，从而有利于在较短时间内解决电力短缺问题【8】。

分布式发电尽管有如此多的优点，但任何事都会有其不足的一面，分布式发电也不例外。目前分布式电源的容量都比较小，在现有的装机水平下，分布式电源不会对大区域的电力系统稳定产生影响，但是随着分布式电源的发展，如果这种小型机组的数量达到一定水平，就有可能影响到整个电力系统的特性。分布式电源入网运行，目前主要发生在配电网，其产生的影响表现为如下几个方面： 1、网络结构发生变化。配电系统将发生根本性的变化：从一个辐射式的网络变为一个遍布电源和用户互联的网络，有点类Internet。配电系统的控制和管理将变得更加复杂。分布式发电的引入会使传统的配电网络规划、运行(如无功补偿、电压控制等) 彻底改变； 现在

的配电网自动化和需求侧管理(DSM)的内容也需要重新加以考虑；分布式电源之间的控制和调度必须加以协调，与分布式发电有关的法律、法规和行业规范也需要妥善制定。

2、配电网继电保护装置整定问题。分布式电源的引入，配电网潮流的不确定性增加，会造成配电网电压控制困难，引起电压闪变，导致继电保护误动作，同时也会产生短路电流，对电力系统继电保护的设置和动作值的整定增加了一定难度，需要解决好可靠性问题，特别是继电保护的配合问题。DG一般通过10 kV馈线接入配电系统，而这一级别的配电系统，一般采用3段式电流保护（瞬时电流速断保护、定时限电流速断保护、过电流保护）。DG的接入可能导致保护装置的灵敏度降低，甚至拒动，还可能导致保护装置误动作，以及相邻线路的瞬时速断保护装置误动作，失去选择性。

3、引入大量谐波，电能质量下降。分布式电源并网时，由于大量电力电子器件应用于分布式电源，所以不可避免地给系统带来大量谐波，谐波的幅度和阶次受到发电方式以及转换器工作模式的影响。同时对电压的稳定性和电压的波形都产生不同程度的影响。 4、影响配电网静态稳定性。分布式电源并网时，会对配电网的静态稳定性产生影响，其影响程度的大小依赖于不同类型的分布式电源。对于采用异步发电机接口的DG，并网时对系统静态电压稳定性具有负面影响，并网位置离系统最薄弱支路越远，负面影响就越小；对于采用无励磁调节的同步发电机接口的DG和采用具有功率控制单元的变换器作为接口的DG，并网时能改善系统的静态电压稳定性，

并网位置越靠近系统最薄弱支路，则改善系统静态电压稳定性的程度越显着。

5、其他问题。分布式发电还有占地问题，效率问题和表计问题。占地问题，如果分布式发电都建设在城市里面，那么城市就很拥挤。表计问题。因为能源是双向流动，如果屋顶装了太阳能，那么白天家里没有人不用电，电能往配电网注入。因此这个情况电表要全部记录下来。现在国外采用表计双向测量。如果我们也采用这种方法，那么大量表计要全部换掉。效率问题，分布式发电的效率可以达到80%多，但是有时候只能达到60%多。还有环保问题和防火安全问题【9】。

分布式发电的前景展望

分布式发电是集中供电方式技术不可缺少的重要补充，将成为未

来能源领域的一个重要发展方向。我国大力提倡开发和利用可再生能源，而分布式发电正是响应了国家政策，意义重大。我国太阳能和风力资源十分丰富，这为分布式发电技术的发展提供了平台，创造了条件。像内蒙古的风力发电已形成了年发电量100 GWh的电量，除自用外，还可以送往北京地区，这种绿色能源的开发是很有潜力的【10】。储能技术的发展为分布式发电增添了活力，会使分布式发电技术的进展迈上一个台阶。因此，分布式发电系统具有广阔的市场，可以预见，它将是21世纪电力工业发展的主要方向。

结束语

分布式发电在电力系统中将发挥重要作用，大规模地利用分布式

发电已是必然趋势。分布式发电应用时需根据地区的具体情况（如地理位置、环境状况、资源分布等）综合考虑多种因素来合理选择分布式电源，充分利用当地的资源来发挥分布式发电的优势。而且随着储能技术的不断发展，会促使分布式发电系统更快地发展。同时，分布式发电与储能技术的结合大大提高了系统的能源利用率，改善了系统的稳定性、可靠性以及经济性。由此可见，分布式发电的发展形势必将一片光明。

参考文献

1、E1-Khattam , Salama M M A.Distributed generation,definitions and benefits [J]. Electric Power Systems Research,2004 (71):119-128.

2、王立乔，孙孝峰.分布式发电系统中的光伏发电技术[M].北京：机械工业出版社.

3、朱永强.新能源与分布式发电技术[M].北京：北京大学出版社. 4、Ipakchi A, Albuyeh F. Grid of the Future [J].Power and Energy Magazine ， IEEE ，2009 ，7（2）:52-56.

5、雷珽.分布式电源的并网策略与协调控制[D].上海：上海交通大、

学，2011.

6、钟晶晶.3月1日起单位个人新能源发电可卖给国家电网[J].南京：能源研究与利用.2013，(2):19-21.

7、崔弘.考虑环境效益的分布式电源优化配置研究[D].广州：华南理工大学.

8、曾嵘.新能源分布式发电系统并网逆变技术研究[D].杭州：浙江大学.

9、罗安伍，黄瑞先.分布式发电并网不利影响及解决方案[J].上海电气技术.2011,4（1）：16-20.

10、杨培宏、刘文颖.分布式发电的种类及前景[J].北京：农村电气化.2007，（3）:54-56.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p49w.html