探讨新能源发电 与分布式发电及其对电力系统的影响

发表时间:2020/9/3   来源:《科学与技术》2020年3月9期   作者:陈薪羽
[导读] 在发展社会经济的过程中,对资源和能源的需求量也在加大,
        摘要:在发展社会经济的过程中,对资源和能源的需求量也在加大,为了满足人们的用电需要,当前已经从火力发电、风力发电、水力发电向更多的发电形式转变。同时,我国的电力系统也开始向着新能源发电结合分布式发电的方向发展,在体现出输电稳定性的同时,也体现出显著的节能环保优势。本文从新能源发电技术的相关概念入手,讨论分布式发电的相关内容,最后分析分布式发电对电力系统的影响,希望对相关研究具有帮助作用。
        关键词:新能源发电;分布式发电;电力系统;影响

        在科技的飞速发展下,电力系统中的商业用电和工业用电都在向着分布式发电和新能源发电融合的方向发展。当前,新能源发电系统已经在社会中得到了利用,对于提升电网的运行稳定性和提升电力系统运行效率都有积极的影响。
一、新能源发电技术的相关概念
(一)新能源发电技术和特点
        在社会经济不断发展和科学技术不断进步的背景下,使得我国发电技术得到了良好的发展。当前环境污染问题日趋严重,加之人们对各种能源利用程度的加强,使得新能源发电技术受到了社会的广泛重视,通过该技术不仅可以节约电力资源,还可以减少环境污染,对可持续发展战略的实施具有重要影响。新能源发电技术的显著特点在于环保性、可再生性,主要的利用形式包括潮汐能、太阳能、地热能以及生物质能,这些技术具有分布广泛、储藏量大的优势,可以满足发电需求,不过风能、潮汐能也存在能量不稳定的问题。不过整体看来,新能源发电技术有广阔的前景[1]。
(二)新能源发电对电力系统的影响
        随着新能源广泛用于发电,将会对我国当前电力系统产生很大影响,具体说来:
        首先,并网过程中对电网的冲击。部分发电机组容量较小,在实际发电的过程中会利用一些异步发电机,在这个过程中会由于缺乏独立的励磁装置导致发电机在并网前不存在电压,因此需要通过发电机并网进行过渡,该期间会产生5-6倍的电流,对于电容量较小的电力系统网络来说,很多异步发电机共同运作将导致电网压力瞬间增大,这时对同一电网连续运行的其它电力设备会产生不利影响,甚至会影响整个电力系统的安全性。
        其次,影响电力系统的稳定性。通常来说,大规模电网都需要具备良好的调节能力和充足的备用空间,很少考虑频率稳定性问题。对于小型的电网系统来说,风电使用会使得发电频率出现变化,进而影响电能的稳定输出,比如一个规模较大的风电场中数台风电机组共同运作,并网的情况下就会导致电力系统电压突然降低,当风速超出切出值,风力发电机就会自动从并网状态中退出,导致封闭发电机组停止运行,这样会损失很多的极端电容补偿,进一步导致电力系统的电压下降[2]。
二、分布式发电的相关内容
(一)分布发电的概念和分类
        分布式发电是利用一种特殊的发电设施,直接布置于配电网或者分布于负荷周围,具有发电功率高的优势,同时还具有清洁环保的特点。在电力系统中利用分布式发电主要是为了满足特殊用户的大量用电需求,或者保证当前电力系统配电网的稳定运行。有相关研究证实,当前分布式发电主要包括微型燃气轮机发电、太阳能光伏发电、风力发电、燃料电池以及生物质能发电。
(二)分布式发电的主要特征
        首先,分布式发电系统中的每个发电站都具有相对独立性,这是由于电力用户可以对电力运行情况进行控制,避免出现大规模停电问题,所以可靠性更加具有保障。
        其次,分布式发电可以解决大型电网在运行过程中安全性和稳定性不足的问题,出现自然灾害依然可以保证电力的持续供应,因此分布式发电成为集中供电方式的必要补充。
        再次,分布式发电更加适合在山区和牧区等地区使用,减少燃烧排出的污染物,以此减小环境保护压力。

分布式发电对输电设备的要求不高,所以在输配电的过程中电量损耗很小,也不需要建设配电站,使得附加成本降低,而且安装和维护过程中的较为方便,投入费用较少。此外,能够满足就地安装的需要,在规模化的设计下使得分布式发电系统的建设更加灵活。
        最后,分布式发电还具有良好的调峰性能,让电力系统的尖峰负荷持续时间缩短,承担电力系统中的负荷作用,进而有效避免输使用电路的大规模投资问题。
三、分布式发电对电力系统的影响
(一)对电力产生的影响
        通常来说,分布式电源主要连接到电力系统配电网当中,接入DG之后配电系统能够从放射状的结构转化为多电源结构,并且其方向也会出现一定变化,导致电力系统配电网的稳定电压出现变化,使得原本的调压方案不能完全接入分布式电源,所以需要对分布式电源电压产生的影响因素评估,以此确保分布式电源在应用范围不断扩大的情况下不影响用户的正常用电需求,目前对这种影响因素需要进行量化分析。分布式发电对电力系统的影响主要体现在以下几个方面:首先如果把渗透率相同的分布式电源集中到某个节点上,对电压产生的支持作用不像分布式电源布置在若干个节点上明显;其次接入分布式电源会对电网馈线的电压分布情况产生不利影响,产生影响的程度取决于接入的位置和分布式电容量大小[3]。
(二)对电能质量产生的影响
        相关研究发现,分布式发电机与电子技术的巨大发展,很多电子转化器会让电网的非线性负载显著提升,使得电压波形和电网电流出现变形,这种情况将导致谐波污染,分布式发电对电力系统的电能质量影响主要体现在电压闪变以及大量谐波的引入。
(三)对继电保护产生的影响
        电力系统多数呈现出放射状的结构,凭借这一特点可以在农村地区得到有效利用,通过放射状结构可以保证电流的简单运行。随着分布式电源接入到电力系统的配电网,放射状的网络结构也会变为分布在用户和电源的网络形式,而其它潮流可以从变电站母线流入,加之各个负荷中为单向形式,使得分布式发电对电力系统的配电网产生重要影响,主要体现为DG运行期间会导致电力系统继电器保护失去原有作用,并且DG形成的故障电流也会导致流经馈线的继电器电流变大或者变小,最终造成电力系统继电器保护失去其应有作用。此外,在DG接到电力系统配电网后会出现误动作,在该情况下馈线附近的故障问题会对原本不存在故障的馈线产生影响,比如跳闸[4]。
(四)对配电网损耗产生的影响
        一般来说,电力系统配电网的损耗由电力系统自身潮流决定,在配电网接入分布式电源后,也会导致整个配电网系统负荷发生变化,造成配电网潮流从单向流动变为双向流动,国外对该问题进行了有效分析,配电网中接入分布式电源后的积极影响体现在以下几个方面:
        首先是降低配电网的损耗,在配电网中加入同步发电机后,能够让有功功率和无功功率共同输入到电力系统中,以此降低电力系统损耗。
        其次,可以对电网电压产生支持作用,在电网中接入异步感应式发动机后也能够让有功功率输入到电力系统中,而无功功率会被电力系统吸收,使得系统产生的功率因数大大降低。
结束语:
        综上所述,新能源发电具有节能和环保的特点,而利用分布式发电技术可以降低电力损耗,将新能源发电和分布式发电有效利用可以让我国电力系统更加完善,推动电力事业的发展和人类社会的可持续发展。
参考文献:
[1]包耀龙.新能源发电与分布式发电对电力系统的影响研究[J].大科技,2018,(29):125-126.
[2]武赓,隆竹寒,曾博, 等.计及用户行为的需求响应对分布式发电系统充裕度的影响[J].电力系统自动化,2018,42(8):119-126.
[3]许佳玮.分布式发电与新能源发电对电力系统影响的对比研究[J].百科论坛电子杂志,2020,(3):902-903.
[4]高寒,漆望,张晶.分布式发电接入村镇配电网络的影响模拟分析[J].云南电力技术,2020,48(2):83-87.
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