分布式电源技术相关问题的讨论

刘星

【摘要】：分布式电源的特点是能够有效地应用一系列分散的资源，涵盖取得的可再生资源与化石类燃料，且实现资源应用效率的提升。分布式电源从配电网并网后，对电网结构、潮流、故障特征等产生了深远影响，导致现有配电网保护无法准确判断故障的位置而出现拒动、误动现象，必须改变现有继电保护性能，以提高电网对分布式电源的消纳能力。分布式电源的应用需要研究哪些技术问题，本文就此展开探讨。

【关键词】：分布式电源；技术问题；讨论

1、导言

国家发改委国家能源局《关于促进智能电网发展的指导意见》中提出，到2020年实现清洁能源的充分消纳，加快分布式电源（DG）的广泛接入和有效互动，实现能源资源优化配置和能源结构调整。近年来，随着DG接入配电网，其对电网结构、潮流、故障特征等产生了深远影响。

2、优化配置智能电网当中的分布式电源

2.1配置分布式电源步骤

将分布式电源配置在固有的电网中，先是结合我国有关的能源政策、地域因素的制约、能源的约束等，全面地思考一系列的要素之后，对分布式电源的位置与类别进行选择；其次，根据电网的实际现状，对配合系统和分布式电源的问题进行解决，思考分布式电源的综合方案与并网方式，借助科学的优化算法对分布式电源的配置容量与最理想配置点进行确定，进而使接入的分布式电源不但不会制约电网的可靠性与安全性，而且能够实现最为理想的效益。

2.2配置分布式电源的模型

2.2.1发电企业规划模型。这种模型着眼于发电公司的利益，对地方的负荷需要进行分析，在不制约配电网运行稳定和安全的基础上对分布式电源开展定容与选址，进而实现最大化的发电公司收益。针对发电公司来讲，实现最大的利润是其规划目标，模型的目标函数应当兼顾分布式电源的运行和维护成本以及售电收益。

2.2.2电网企业规划模型。这种配电网规划模型涵盖分布式电源，其立足于配电企业的利益，结合所供地方负荷增长的现状，在配电企业付出最少成本的情况下，获得能够实现负荷增长要求的系统最为理想的增容策略，涵盖分布式电源或者变电站、新建线路组成的方案。

2.2.3终端用户规划模型。这种模型立足于终端用户的利益，结合自身符合增长的要求，目的是为了实现终端用户最少的用电成本，在分布式电源和大电网共同供电的形势下，对分布式电源开展定容选址。对终端用户来讲，使用电成本最少是其规划目标，模拟目标函数应兼顾电网企业的购电费用与分布式电源的运行、维护成本。

2.3激励发展清洁分布式电源的必要性

很长一段时间以来，我国发电厂成本预算通常不涵盖环境成本，这会无偿地占用一些电源的环境价值，不但不利于发展清洁能源，而且会导致过度地发展严重污染的电源，这不利于发展分布式电源。为此，以能源工业的可持续发展作为视角，十分有必要实现成本化的环境效益。在发电成本当中列入环境成本，一是能够推动发电公司有效地统一自身利益和环保，从而积极主动地完善技术，实现管理能力的增强，实施有效的策略减少成本。二是为环保部对环境的治理筹集一些资金。如此一来，有助于发电公司环保观念的增强，推动发电公司的公平与合理竞争。

3、氢储能所涉及的关键技术

3.1新能源电力波动适应性的高效电解制氢技术

氢储能系统通过电解制氢环节将电能转化为氢能，电解水制氢系统要求输入功率尽量恒定。现有成熟的电解制氢设备的供电系统都是为稳定电源设计的，仅能适应50%～100%范围内的功率波动。需研究适应风电场功率快速、宽功率波动特征的水电解适应性技术，开发适用于波动性新能源的电解制氢系统电力变换器。

此外，输入功率随机波动会导致电解槽工作电压的频繁变化，急剧降低电解效率，大大缩短电解寿命。配合间歇性新能源接入的电解制氢系统输入功率需要实时动态跟随新能源发电出力的大幅度频繁变化，现有制氢技术远不能满足新能源发电制氢的需求，需开展电解槽对新能源波动的实时响应特性分析及优化设计技术研究。

3.2高效、大容量储氢技术

目前，氢的大容量存储问题尚未解决，缺少方便有效地储氢材料和储氢技术，严重制约氢能的开发和利用，急需开发质量储氢密度和体积储氢密度高、放氢温度低的高效储氢技术。例如，利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的固体合金储氢技术，不仅能够有效弥补气液两种存储方式的不足，而且体积储氢密度大，安全性高，操作容易，特别适合于体积和安全性要求较严格的大容量电网应用场合。

目前，储氢材料的研究大多是以电动汽车为主要应用方向开展的，追求质量和体积储氢密度高、放氢速度快，而电网对于储氢材料有着不同的需求，例如质量储氢密度、分解温度等方面。因此，研发适用于电网的高效、长寿命、低成本和高性能的储氢技术，是推动氢储能在新能源接入中应用的关键技术之一。

3.3氢储能系统热、质、电高效耦合技术

氢储能系统中的电解槽和燃料电池在工作过程中会产生热，而合金储氢系统放氢过程中需要吸收热，如何实现高效的热管理是提升系统效率的关键途径之一。电解制取的氢气需要高效储存到储氢罐中，储氢罐的放氢流量需要与燃料电池发电功率相匹配，实现氢气的高效利用。电解制氢需要纯净水，水供应不足会降低制氢效率；氢的储存需要脱水，脱水不及时会降低储氢效率并影响寿命；燃料电池发电会产生水，排放不及时会影响电池寿命和效率，如何实现高效的水管理也是提升系统效率的关键途径之一。

新能源发电与电解槽的功率需要匹配，大容量合金储氢系统氢的释放需要电加热，燃料电池发电系统自身需要消耗电能维持稳定工作，如何实现高效的电能管理也是提升效率的关键途径之一。因此，氢储能系统热、质、电高效耦合技术是提高氢储能系统效率的关键。

结论

综上所述，电网的调节仅依靠传统的大电网电源，不让分布式电源主动参与电网电压和频率的调节，也没要求分布式电源具备低电压穿越的能力。在系统接入电力电子型分布式电源之后，能够借助隔离变压器与串联电抗器实现运行方案的改变，从而对电网减少影响。

【参考文献】：

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