配电网分布式电源运用特点及影响探讨

关华明

摘 要：随着能源消耗的日益增加，温室效应不断加重，国家大力提倡节能减排，开发利用新能源的呼声不断高涨。分布式发电技术因其具有充分使用各种分散的清洁能源、利用效率高、环境污染小等特点而受到广泛关注和研究，分布式发电技术将成为未来电网系统的主流技术。文章阐述了配电网分布式电源在国内外的发展现状和使用情况，对该技术的运用特点进行了详细介绍，探讨了配电网大量并入分布式电源对电网运行稳定性、供电可靠性以及对配电网优化规划的影响，同时也展望了分布式电源的研究方向和有待提高的方面。

关键词：分布式电源；配电网；运用特点

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0122-02

经济的增长伴随着能源的消耗增加与化石燃料储能的减少、环境保护意识的提高等多方面因素之间的矛盾使得我们迫切需要找寻更加清洁、取之不尽的新能源来代替现有的能耗模式。地热能、风能、太阳能等可再生能源的使用让我们看到了未来能源发展的新方向，但是这些新能源都有其不可避免的缺点：典型的地域性和分散性。由此，配电网分布式发电技术在这种条件下被提出，用以充分利用那些分散的新能源进行电能生产和输送使用。

1 分布式发电技术的现状

1.1 国外分布式发电现状

发达国家不论在科技上还是在经济上都远远领先于发展中国家，他们在很早以前就出现了电能短缺问题和环境破坏严重的问题，所以他们也更先的寻找能够解决这些问题的方法，分布式发电技术在发达国家已出现四十余年，随着近年来全球的广泛关注和研究，分布式发电技术在国外发达国家更加成熟的应用。

美国作为世界第一的科技强国和第一经济体，对能源的需求是巨大的，所以美国早就开始开发使用分布式发电技术了，到如今美国有超过六千座分布式能源站。在美国，分布式发电系统可以并网运行且向电网售电。

日本由于领土小，本土化石燃料极度缺乏。但是其却是世界第三大经济体，工业技术异常发达，对能源的需求也就非常庞大，所以日本在很早就使用分布式发电技术广泛的收集风能和太阳能。从二十世纪八十年代以来，日本热电联产系统以360 MW的速度增长。

1.2 国内分布式发电现状及前景

我国分布式发电技术发展时间还不长久，没有明确的分布式电源与配电网联结标准。同时我国电网不够完善，国外研究成果不能直接应用于我国电网。在我国，分布式电源发展尚处于起步阶段，发电量和装机容量所占的比重都较小，其并网更是重要难题。但是，随着我国科学技术水平的提高和对环境保护意识的增强，新能源使用的发展加快了分布式发电技术的研究。十二五发改委发布了《可再生能源中长期发展规划》，这让我国的分布式发电技术不论是从环境保护方面还是可持续经济发展方面都有了无限广阔的研究和应用前景。

2 分布式电源的特点

分布式电源被定义为发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。分布式电源可以作为一个独立的发电系统直接给人们提供电能满足需求，也可以并入电网对电网进行能源补充，这是一种与传统供电模式完全不同的新型供电模式。其主要利用风能、太阳能、潮汐、地热等清洁可再生能源发电、供电。

2.1 分布式电源的优点

分布式发电由于其独有的小模块化和分散化等因素，使得其可以合理的使用各种资源进行发电，改善能源分布结构，平衡能源分布不均的问题，提高了自然界中能源的利用率。又因其主要使用风能、太阳能等能源，可以有效地减少二氧化碳、氮气以及二氧化硫等废气的排放，减缓温室效应，对环境保护大大有利。同时其可以直接供电满足用电需求的特点解决了部分地区由于条件恶劣输电线路无法架设造成的常年缺电问题，减少了输电线架设成本。当分布式电源并入配电网使用时，可以对电网进行电能补充，在用电高峰时期可以保证电网更加安全可靠地供电。

2.2 分布式电源的不足

虽然分布式电源的使用有以上诸多优点，但是在大量实践过程中，还是发现了一些分布式电源的不足。首先，分布式发电所使用的风能和太阳能等能源具有不确定性和不连续的特点，因此所发出来的电能也就具有了随时的波动性，分布式电源单独作为发电系统时不能满足电能质量。其次，随着配电网广泛的并入分布式电源，配电网的结构越来越复杂，使得配电网的优化规划越来越困难。同时由于大量的分布式电源对配电网的电能补充，改变了以往配电网为整个电力系统的终端地位，让其有可能成为部分电网系统的能源供应点，以至于使得电能在电力系统和配电网之间相互传递和交换。这样会对电力系统中的潮流分布、电压、频率以及网络损耗产生巨大影响。

3 分布式电源对配电网的影响

随着政策的推广，分布式电源广泛的并入配电网使用，对配电网本身各个方面都有巨大的改变和影响，同时也对配电网的规划增加了不少困难。配电网本身就具有线路长、节点多、分布复杂以及网络损耗大的缺点。在广泛接入分布式电源后，不仅增加了网络节点，更改变了电能传输的方向，使配电网从一个较简单的放射状的无源网络衍变成了一个有多个分布式电源的有源网络。这对配电网的规划、管理、控制以及能源调度造成很多难题。

3.1 分布式电源对配电网运行的影响

①电压偏差和波动。传统的配电网是一个放射状的无源网络，其电压是逐级降低的，各节点电压水平有潮流分布决定，当负荷变化时，各节点电压也随之相应改变，具有一定的规律性。但是在接入分布式电源后，配电网衍变成了一个有多个分布式电源的有源网络，相当于多个传统无源配电網叠加而成，各节点电压不再满足逐级降低的规律。当负荷改变后，各节点也不再具有以往的规律性。分布式电源的接入对各节点造成电压偏差和波动。

②对电能质量影响。分布式电源具有对配电网进行电能补充的作用，在负荷高峰时期能保证电力系统有充足的电能供应，提高了整个电力系统的稳定性和电能质量；但是，由于其使用的主要是风能和太阳能等随机性和时变性能源，并且存在频繁的投入和切除配电网的操作，这些因素都会在电力系统中产生电压闪变和谐波。从这方面来看分布式电源又对电力系统的电能质量有不利的影响。

③对继电保护影响。传统配电网潮流分布具有单向性的特点，所以继电保护一般采用三段式由低到高逐次保护动作，以时间差作为区分故障距离，有很好的逻辑和条理。但是分布式电源使配电网的潮流分布具有了多方向性，当线路发生故障时，原有的三段保护将不能判别故障的远近甚至有可能不能发现故障，从而不能正确的做出动作。

3.2 分布式电源对配电网规划的影响

①加大负荷需求的预测难度。分布式电源一般安装在靠近负荷处，负荷对电能的使用有了更多的选择，既可选择配电网也可使用分布式电源，这样加大配电网负荷需求的预测难度，影响配电网的正确规划。

②增大管理难度。由于我国还没有独立的公司或个人投资建设分布式电源发电在并网售电给电力系统，所以没有制定出明确统一的电能质量和电网安全标准。如果在不久的将来出现私营的分布式电源接入到配电网，将不得不安装电能计量设备和制定一系列的维护电网安全和保证电能质量的标准和措施。

③增大最优规划难度。配电网是一个具有几千上万节点的网络，本身规划就已经是一个动态多目标不确定性非线性整数规划问题，规划起来非常繁琐。分布式电源的并入使用将大大增加原有配电网的节点数，同时还要考虑分布式电源的其他目标以及约束条件，使得新的配电网规划起来更加复杂。

4 结语和展望

分布式发电技术将成为本世纪电力行业发展的新方向，对未来能源政策和规划具有重大影响。为了更好地发展和研究分布式发电技术，在今后的研究中要考虑到以下几方面：

①根据分布式发电所使用的能源不同以及考虑能源分布不均等问题，合理的开发利用各种有用的资源，提高资源利用率。

②减少分布式电源使用时产生的谐波，有效地降低分布式电源对配电网电能质量的不利影响，提高配电网电压稳定性，降低网络损耗。

③充分考虑分布式电源在配电网中容量以及地理位置的选择，保证满足安全的同时利益最大化。

在如今电网改革的关键时刻，对分布式电源的深入研究和广泛使用，将更快更好的促进我国电力事业的可持续发展。

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