王毅
上海电力大学 上海市 200090
摘要：分布式发电虽然具有许多优点和重要意义，但在快速发展过程中却面临许多障碍和瓶颈，例如在分布式发电技术性能，经济优势，商业模式方面存在问题。通过认识到这些障碍，研究并采取有效的对策以及并网问题是分布式发电大规模发展的关键。只有仔细检查分布式发电对电网的影响，才能提高发电系统的运行效率。
关键词：分布式发电；电力系统；影响分析
前言：
在发展过程中，能源逐渐枯竭。因此，对能源的需求也将与日俱增，节能、环保和可持续发展问题已引起广泛关注。随着材料水平的提高，可再生资源的技术问题与国家政策的结合紧密相关，人们的眼光变得更加长远，对分布式发电技术的关注程度也有所提升。本文对配电网领域的分布式发电技术进行了深入的分析。
1、分布式发电概述
分布式发电（DG）是一种小型的模块化分布式高性能发电机，其输出功率从几千瓦到几百兆瓦不等，输出功率在30兆瓦到50兆瓦之间。分布式发电通常连接到中压或低压配电系统，这对配电系统具有深远的影响。分布式发电主要包括：以液体或气体运行的内燃机发电（微型燃气轮机），太阳能发电（光伏电池，用于分析光热光谱的发电），风力发电，生物质能发电等。分布式发电在发达的城市被广泛应用，由于人口密集的大城市需要更多的电力，所以可以通过分布式发电来提供电源。分布式发电使用小型风力涡轮机为电池充电，然后为最终用户将逆变器切换为交流电源，城市照明系统就是应用的这种原理。在传统的电力供应方法是并网运行，大规模发展风能集中，建设大型风电场以及集中输电。与常规能源相比，低能源密度和高能源供应是新能源的特点，无法大规模存储，新能源的发展带来了一些技术问题。采用分布式发电模式，对自身的互补性和调控能力产生了非常积极的影响，有效降低了电网安全运行的风险。
2、分布式发电技术简介
2.1微型燃气轮机技术
微型燃气轮机是一种以天然气，甲烷，汽油和柴油为燃料的超微型燃气轮机。发电效率可以达到30％，并且当产生热电联产时，效率可以提高到75％。微型燃气轮机的特点是体积小，重量轻，发电效率高，环境污染小以及易于使用和维护，并且它的技术是最成熟，最具竞争力的。
2.2燃料电池技术
燃料电池的工作原理是富氢燃料（例如天然气，甲醇）与大气中的氧气结合形成水。氢氧根离子的定向迁移在外部电路中产生电，类似于水电解的逆过程。它不燃烧燃料，而是通过电化学过程将燃料的化学能转化为电能。燃料电池具有巨大的潜在优势：（1）副产品是水和少量二氧化碳。通过热电联产或动力循环综合，燃料电池的发电效率几乎与传统发电厂相当，可以提高两倍电力。（2）废物处理量低（几乎为零），清洁环保，噪音低。（3）安装时间短，安装位置灵活，可以省略电气系统的支撑结构。
2.3光伏电池技术
光伏电池是一种可将可再生太阳能转换为电能的电源设备。国外开发的光伏发电技术得到了广泛的应用。我们应该更加注意，与常规发电相比，光伏电池具有技术上的局限性，例如投资成本高和系统运行随机。但是，由于使用可再生太阳能，其发展前景仍然可观。
2.4风力发电技术
从能量转换的角度来看，风力涡轮机分为两部分：风力涡轮机和发电机。作用在风力涡轮机叶片上的风速，转矩和旋转转矩驱动轮毂通过齿轮箱与高速轴，制动盘和离合器一起旋转，然后与异步发电机的转子结合以发电。在新能源领域，风能技术已经相对成熟，经济指标正在逐步接近清洁煤的生产。
三、分布式供电方式对现有电网的影响
3.1对电能有影响
分布式电源对整个电网的影响可以分为三部分。首先要考虑的是，分布式电源的转换必须增加转换器的使用。电网谐波的谐波效应越来越大，降低了最终的传输质量。
影响的第二个方面是，如果分布式电源使用带有串行控制的高性能电源，会对电力系统中的电压产生影响，这将导致电网中电压急剧短路，电源内部的变化将降低整个系统中实际的电能传输和使用质量。三是对电力系统整体负荷影响较大。分布式供电方式公式可以降低电网的整体负荷，降低系统的停电概率，提高整个电网的稳定性和安全性。
3.2对系统保护的影响
由于配电网的故障时间大多固定在一个点上，加上原有辐射状配电网的单向流，馈线断路器采用两级保护，又称电流保护和电流速断保护。分布式发电的接入对配电网的保护系统有着非常强烈的影响。影响取决于分布式发电的容量、位置和类型。分布式发电的接入除了可以稳定系统保护外，它也可以直接促进发电系统的发电，这也说明了防护装备的发展方向。因此，向分配网络中添加定向传感元件是重要的一步。从经济发展的角度看，缺乏选择性保护意味着不能给予原始保护，而必须将其取消。因此，原始保护设备不会由于访问配电网络而改变，并且维护保护设备的固有协调性是亟待解决的问题。
3.3分布式发电对电网电压的影响
分布式发电主要连接到配电网络。配电网络连接到分布式电源后，配电系统的变化将改变原始的径向结构。多层电源结构以及趋势的规模和方向都是可能的。分布式发电并网后，其电压调节方案可能与配电网的电压要求不符。因此，有必要评估分布式发电对电力系统电压的影响，以确保越来越多的分布式发电应用不会对用户造成不利影响。潮流计算是对此影响进行定量分析的主要方法，而常规潮流计算方法并未考虑分散发电的影响。配电网的潮流计算方法基于对没有励磁控制能力的同步异步发电机的灵敏度补偿。对几种典型的分布式电源（例如发电机和燃料电池）进行了建模，并建议了适用于不同类型的分布式电源的分布式电源。作为电压分配器，分布式发电（DG）对电网具有重要影响。DG的作用力集中在同一节点上，并且在几个张力节点上，支点的作用比该点的作用弱。在稳态条件下，进线处的传输功率会降低，并且DG输出无功功率来支持它，这会增加进线处每个负载节点处的性能压力。上面讨论的是分布式发电对配电网络的影响。如果由于输入到风场的风能的随机性而将风电场和电网连接到电网，并且风能主要使用异步发电机，则它必须吸收大量的无功功率，这可以容易导致整个电网的电压稳定性问题，甚至整个网络的电压都会使所有电源系统崩溃，而不仅仅是配电系统崩溃。
（四）影响配电网规划
配电网规划不仅应考虑负荷要求的范围，系统的经济效率，常规能源规划的可靠性和损耗等，而且服务对象应更具针对性。本文列出了总体规划中需要考虑的特定问题，并指出总体规划是一个常见错误。本文从计划的角度解释了在偏远农村地区使用分布式电源的好处。 对于某些对可靠性有特殊要求的用户，在规划电源时应优先考虑分布式电源。本文介绍一种适合于毫伏级配电网的分布式发电机组最佳安装位置的确定算法。针对分布式发电系统运行中存在的大量不确定性，提出了一种基于启发式优化算法和决策原理的经济高效的规则求解方法。上述讨论了常规电网升级和DG供电等电网扩展策略的具体案例，并讨论了包括DG在内的配电网规划方法的优缺点。然而，对于分布式发电对系统的影响还缺乏深入的研究。
（五）影响电力市场的最终发展方向
分布式电源在能源使用方面更加多样化，并且在分布式能源的构造中使用了各种新的开放式节能应用。人们有多种能源用途可供选择，能源选择的选择范围很广。用户可以根据自己的喜好和电价进行选择，最终选择有利于电力市场健康竞争的电力供应状况。同时，分布式的配电和供电使人们的用电更加灵活。特别是，许多电力公司可以根据实际情况制定销售计划，从而提高电力市场发展的质量。
四、结束语
到目前为止，我国对分布式发电的研究仍在不断完善中。虽然国内对分布式发电系统的探索和应用远远落后于国外发达国家，但是，近年来，研究和开发速度已经快得多。分布式发电技术的许多优势是常规发电无法比拟的，进入分布式发电意味着中国面临着新的挑战和机遇，并将继续在电网中发挥重要作用。因此，分布式发电的使用具有许多优势，有助于改善经济，加强配电网络的稳定性和可用性，并在市场经济条件下促进我国经济的快速增长。
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