新能源发电并网对电力系统的影响分析

1.引言

　　按照分布式发电使用的能源是否再生，可以将分布式发电分为两大类。一类是基于可再生能源的分布式发电技术，主要包括：风能发电、太阳能光伏发电、生物质发电、地热能、海洋能、生物质能等发电形式;另一类是使用不可再生能源发电的分布式发电，主要有：内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、热电联产等发电形式。

　　目前几种主要的分布式发电形式及特点：

　　（1）风能发电

　　将风能转化为电能的发电技术。风能蕴藏量巨大，可再生，分布广，具有明显的环保效益。且发电成本低，规模效益比较显着。风能发电技术已经发展得较为成熟。风力发电形式有并网型和离网型两种。其中并网型风力发电是大规模开发风电的主要形式，是近年来风电发展的主要趋势。离网型风力发电可以为偏远地区或无电网的地区提供电能。

　　（2）太阳能发电

　　目前应用较多的是太阳能光伏发电技术。其原理是利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转化为电能。目前太阳能光伏发电的成本太高，但是光能是取之不尽用之不竭的清洁能源，而且不受地域限制，发电装置安全可靠，规模灵活，其发展前景仍然被广泛看好。

　　（3）生物质发电

　　生物质发电是利用生物质，例如：秸秆、垃圾、沼气、农林废弃物等，直接燃烧将生物质能转化为电能的一种发电方式。它是一种可再生能源发电，其发电成本低，容易控制，环保综合利用效果好。但电能转换的效率低，生物质燃料供给较困难。生物质发电的容量和规模受到限制。

　　（4）微型燃气轮机发电

　　以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机发电技术。其发电效率较高，且体积小、质量轻、污染小、运行维护简单。

　　2.分布式发电的优势

　　DG技术可用发电的余热来制热、制冷，因此能源得以合理的梯级利用，从而可提高能源的利用效率（达70%～90%），此外还可降低初投资费用和网损。

　　（1）环保性

　　因其采用天然气做燃料或以氢气、太阳能、风能为能源，故可以缓解石油、煤等不可再生能源的供给压力，可以减少有害物的排放总量，减轻环保的压力;大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设，由此不但减少了高压输电线的电磁污染，也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊，减少了对线路下树木的砍伐，有利于环保。

　　（2）能源利用的多样性

　　分布式发电可利用多种能源，如洁净能源（天然气）、新能源（氢）和可再生能源（风能和太阳能等），并同时为用户提供冷、热、电等多种能源应用方式，因此是解决能源危机和能源安全问题的一种很好的途径。

　　（3）提高供电可靠性

　　在建设大型电厂的趋势有增无减之时，电网的急速膨胀对供电的安全与稳定带来很大威胁，一旦电厂和输电干线发生故障将导致大面积停电。DG采用性能先进的控制设备，开停机方便、操作简单、负荷调节灵活、与大电网配合可大大提高供电可靠性，弥补其安全稳定性方面的不足，在电网崩溃和意外灾害（地震、暴风雪、人为破坏、战争）情况下可维持重要用户的供电。分布式供电还可以优化现有电网的结构，完善大电网分层分区体系，提高大电网稳定性和事故防御能力。

　　3.分布式发电并网的影响

　　3.1 对网损的影响

　　分布式发电DG可能增大或减少网损，这取决于DG的位置、容量、负荷量的相对大小以及网络拓扑结构等因素。在负荷附近接入 DG将使整个配电网的负荷分布发生变化：

　　（1）配电网中所有负荷节点处的负荷量均大于该节点DG的发电量时网络所有线路的损耗减小。

　　（2）配电网中至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点DG的发电量，但整个配电网的总负荷量大于所有DG的发电总量时可能导致某些线路的损耗增加，但总体线路损耗将减小。

　　（3）配电网中至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点DG的发电量，且总负荷量小于所有DG的发电总量时，若发电总量小于2倍的负荷总量，则DG影响与②相同，否则将增加网损。

　　3.2 对电压分布的影响

　　在传统配电网中，随着负荷的变化，系统电压也会出现波动。分布式电源接入后对电压的影响可以分为以下三种情况：

　　（1）当分布式电源输出量的控制可以随着负荷的变动而调整时，分布式电源的接入可以有效地改善系统电压波动的状况;

　　（2）当接入的分布式电源的输出量具有较大的随机性和波动性（比如风力发电、太阳能光伏发电等不可再生能源），此时分布式电源的出力更加难以控制，可能会加重系统电压波动的状况;

　　3.3 对系统保护的影响

　　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。

　　3.4 对电能质量的影响

　　分布式发电DG并网对配电网的电能质量影响主要体现在：

　　（1）造成系统的电压闪变：DG的起动和停运与用户需求%气候条件等众多因素有关，其不确定性易造成配电网明显的电压闪变;同时，若DG输出突然变化，DG和反馈环节的电压控制设备相互影响也易直接或间接引起电压闪变;

　　（2）对系统产生谐波污染：基于电力电子技术逆变器的开关器件频繁开断易产生开关频率附近的谐波分量，对电网造成谐波污染;

　　（3）会对系统电压的波动，进而影响用户电器设备的稳定性能。

　　3.5 对电网可靠性的影响

　　分布式发电DG对电网可靠性的影响要视具体情况而定：

　　（1）系统正常工作时与配电网配合良好的 DG可缓解配电网的过负荷和网络堵塞，增加其输电裕度，同时可缓解电压骤降，增强对配电网的电压调节能力，减少其损耗;DG作为后备电源，在系统停电时仍可为用户提供电源以减少其停电时间，有利于提高配电网的可靠性水平。

　　（2）与配电网系统保护设备配合不好时DG可能使相连接的系统保护设备误动作，同时，DG安装地点不适当、容量和连接方式也会降低配电网可靠性。

　　4.结束语

　　随着分布式发电技术水平的提高、各种分布式电源设备性能的不断改进和效率的不断提高，分布式发电的成本也在不断降低，分布式发电的应用范围将不断扩大。目前，这种电源在我国仅占极小比例，但可以预计未来的若干年内，分布式电源不仅可以作为集中式发电的一种重要的补充，还将在能源综合利用上占有十分重要的地位。因此解决分布式发电主若干主要问题，使分布式发电（电源）系统将获得迅速发展，是一首要任务。