分布式新能源发电对配电网电压影响研究 罗立祥

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:罗立祥
[导读] 摘要:近年来,随着我国社会经济发展水平的不断提示以及可持续发展理念的日渐推进,再加之当前环境污染严重性及资源紧缺性等现实问题越演越烈,国家对于能源与电力供应的环保性、可靠性、安全性等相关要求也越来越高,由此也导致多数电网由于自身的缺陷已经无法满足这种时代发展的要求。
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        摘要:近年来,随着我国社会经济发展水平的不断提示以及可持续发展理念的日渐推进,再加之当前环境污染严重性及资源紧缺性等现实问题越演越烈,国家对于能源与电力供应的环保性、可靠性、安全性等相关要求也越来越高,由此也导致多数电网由于自身的缺陷已经无法满足这种时代发展的要求。为更好地改善这一现状及问题,分布式发电与新能源发电两种发电方法得以普及。那么。新能源发电与分布式发电究竟哪种更为适合未来的电力发展?本文就分布式新能源发电对配电网电压影响进行了分析和探讨。
        关键词:分布式;新能源发电;配电网电压;影响
        一、分布式发电的概念及优点
        分布式发电通常是指电能产生或储存能量的系统,为满足附近用户的需要或者支持电网的运行,布置在用户附近的小型的、模块化的发电单元,通常发电功率在30MW以下,主要包括以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、太阳能发电(光伏电池、光热发电)、生物质能发电等。分布式发电是由美国在1978年作为法规公布并予以推广,然后逐渐被其他国家所接受。之所以分布式发电能够被广大国家所接受的原因在于,它具有输电损失小、热点适应性好、能源利用效率高,环境污染小、可持续发展、安全性高等特点,无论是在农村还是在城市都适合建设和发展分布式发电,总而言之就是不以大规模远距离运输电力为目的建设。分布式发电使用的对象非常广泛,“家家都是电厂”,其实说的就是一种广义上的分布式概念。随着技术成熟,小到一个家庭,大到一个工厂都可以运用适合的应用设备。什么是电力系统?电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化为电能,再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能,电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统,对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,以保证用户获得安全优质的电能。
        二、分布式发电对电力系统的作用及影响
        由于分布式发电需要调配各个独立发电站点对整体配电网络的供应,因此容易导致供电网络的运行不稳定,即并且配电网络的稳态电压在连接配电网络后可能会波动,导致原有的配电规划需要做出调整。变动常常会对电力系统造成较大的影响,因此需要提前预判这些影响,以较好的应对。分散式发电对发电网络的影响主要表现在以下两方面,其一,分布式配电接入总配电网络造成的影響,主要从其电量大小,接入总网的位置来考虑。其二,相同的穿透率会进一步集中,对电压的辅助效果没有应用分布式配电带来的效果好。
        1、对电能质量的影响
        现有的分布式发电技术,是在电力电子技术的指导下产生并发展的。在许多电力电子转换器的压力下非线性负载显着增加,容易造成总电网的电流电压参数异常波动,严重影响电网的正常供应。对电力质量的影响体现在电压颤动以及是谐波污染两方面。
        2、对继电保护转置的影响
        分布式配电站点在农村地区采取放射型分布,能够方便地操纵配电结构,并且还可以起到电流保护作用。由于放射行分布结构允许电流在电网连接到分布式电源之后流到各种负载,实现了对总电网固有的继电保护机制的加强有利于电网的性能稳定。


        3、分布式发电对系统电压的影响
        在分散式发电模式中,每个站点的电源最终都要连接到总的电力分配网络,并且接入到分配系统后,系统的电源结构也会变为多电源结构,而不再是放射型电源分布,其对应的电流流动的大小和方向也会相应变化,影响总电网的稳定运行。之后,电网的稳定电压发生变化并且将分布式电网连接后,原有的电压调节方案将不再适用变化后的电网电压调整的要求。为防止电网变化对消费者的用电影响,管理部门此时有必要重新评估电网接入对电网电压的影响,做出合理的调整,恢复电网的供电稳态。定量分析这种效应,常常通过计算潮流的方法。然而,传统的潮流计算缺乏对分布式发电领域的研究。因此,需要建立了一个具有灵敏度补偿的新电源模型,它模拟了一些典型的分布式电源,例如,目前常用的异步发电机和同步电动机以及燃料电池的工作状况,实现可以应用于多分布系统的计算方法。根据实际案例分析,对分布式电力总网电压会受到分布式电源接入的影响,其影响程度与分布式电源的接入部位,以及电源的实际容量直接相关。
        三、新能源发电模式对配电网电压影响
        其一,当将大规模的新能源发电基地连接到总电网前,需要新能源的电力确保支持电力系统安全运行,并具有良好的控制性能。然而现阶段我国的新能源发展现状是,新能源的发展起步较晚,发展不全面,电力入网应对能力不足,容易导致电网失控,对电网的正常运行是不利的。其二,系统的稳定性可能会受较大影响。新能源发电模式可以细分为多种发电原理,需要的发电能源是不同的,例如潮汐能、风能等,其发电站点分布存在巨大的区域差异,受自然环境的影响较为敏感,因此使用新能源发电不是有效保障电网稳定性的良好选择。例如,当太阳能用于发电时,受气候因素有效较大,雨雪天气发电效率会显着下降,无法满足用户的需要。而适用风能发电同样如此,极端恶略天气还会造成发电设备的损坏。还有用水能,地热能发电的方式,受区域差异的影响严重,如沿海地区水能丰富,但我国内陆地区就不适用水力发电。地热能发电更是只适用于特殊地理区域。且这些能源都是自然能源,受环境因素影响,发电状态不稳定也会影响电网中的电压,实用性不强。
        四、分布式新能源兼具经济效益和生态效益
        分布式能源追求终端能源利用效率的最大化,采用需求应对式设计和模块化组合配置,可以满足用户多种能源需求,能够对资源配置进行供需优化整合。分布式能源依赖于先进的信息技术,采用智能化、网络化控制和远程遥控技术,可实现过程现场的无人值守。同时,它也依靠于能源服务公司系统化的社会化能源技术服务体系,实现投资、建设、运行和管理的专业化运作,以保障各能源系统的安全可靠运行。分布式能源有助于降低社会经济运行总体成本。分布式能源直接连接用户,配网过网费核算成本很低,分布式能源的销售价格会比较接近发电成本,能大幅降低实体经济用电负担,使中小企业有更多资金投入技术研发和升级。分布式能源让能源生产靠近需求侧,将电力线损和热(冷)力管损等降到最低,以“温度对口,梯级利用”为原则,按照不同热力温度对能源进行不同程度的利用,可大幅提升能效。无论分布式天然气还是分布式光伏、分散式风电,都属于清洁高效能源,能显著降低废气、废水和固体废弃物的排放。相比集中式,分布式发展利用田间地头和港口河道的碎片空地,土地利用效率更高,对环境更友好。
        结束语
        综上可知,分布式发电与新能源发电是目前电力行业的量大主要发电形式,其也具有着各自的优缺点。首先对于分布式发电而言,由于各电站之间相互独立,因此其安全性和可靠性相对较好,同时对于自然环境的依赖性较小;由于临近用电现场,所以输配电过程中的电能损耗也相对较小。但是采取分布式发电的方式往往也会由于发电单元的分散化,给管理工作带来了较大难度,同时各个发电单元建设较为繁琐,也会涉及到较大的人力和物力耗费问题。
        参考文献
        [1]邱志能.分布式发电及其对电力系统的影响[J].居舍,2018(14):183.
        [2]张侥,晁勤,李育强.分布式发电接入电网继电保护研究[J].电力自动化仪表,2016(5):10-12,15.
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