分布式能源供电系统与电力系统并网的相关研究

周艳丽 张窝羊 夏浩

摘 要：能源问题日益影响到我国经济的进一步发展，随着近年来能源匮乏现象的加剧，新能源开发等问题越来越受到国家重视。分布式发电技术能够满足我国未来发展规划与战略中的节能减排的目的，同时能够促进可再生能源再开发，因此国家对于这项技术一直保持着足够的重视。本文从分布式能源供电系统探讨出发，针对其与电力系统并网产生的意义，反应出供电的稳定性、环保性等，在减少污染，降低成本的基础上，分布式发电也呈现出高灵活性、较强兼容性等特点，因此在新型发电技术中受到了很高的重视。本文在分析分布式能源供电系统并网后对电能质量、系统故障以及潮流计算等带来的影响的同时，也提供了一些解决对策。

关键词：分布式能源；供电系统；电力系统并网；相关研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.154

近年来，伴随着科学技术的发展，电力能源日益兴起，对能源界产生了巨大影响。电力资源是人力社会发展中必不可少的资源，方便了人们的生活，提高了人们的生活质量及人类的经济发展水平。[1]然而，随着电力资源的巨大消耗，不仅引起了能源紧缺以及污染环境，与此同时，由于传统电力系统自身缺点的影响，致使电力系统不稳，安全性能低。[2]我国在最新颁布的《能源节约和资源综合利用“十五”规划》中提高了多项能源技术的发展，其中的多联供技术就是我们常说的分布式能源。[3]相比传统电力系统，分布式能源供电系统优势明显，不仅成本低，安装容易，更重要的是拥有灵活性能高、兼容性强等特性。分布式能源系统可以解决传统电力系统带来的问题。

1 研究目的及意義

1.1 研究目的

电力资源作为人类社会发展必不可少的资源。“电”对于人类的生产、生活而言，具有重要的意义。首先，电力资源的使用，从一定程度上推动了社会的进步，促进了人类经济水平的发展；其次，在人们生活的方方面面，电力资源都发挥了重要的意义与价值。[4]不过，在重视对电力资源的开发与使用的过程中，不能忽视一个严重的问题：电力资源的大量使用，不仅造成了能源紧缺，同时污染环境，传统电力系统的缺点越来越明显。如传统电力系统稳定性差、安全性能低，而且事故频发。

从电力事故频发的各种事件也不难看出，我国过去的“大电网”思维模式存在相当严重的问题，如大电网联网以及后期维护费用高、资源利用率相对较低，同时其局部事故容易扩散。然而，相比“大电网”思维模式，分布式能源供电系统优势明显，首先分布式能源供电兼容性强、灵活性高；其次，与传统的发输电设施相比，分布式发电设备的位置靠近负荷中心，更为贴近用户，因此分布式能源系统能够解决传统电力系统带来的一系列问题。

1.2 研究意义

分布式发电在经济、环保等方面具有不可替代的优势，不仅如此，分布式发电也能够减小能源供电的风险性，提高能源使用的环保性，加强能源使用与供电系统的可靠性。与传统的发输配电设施比较，分布式能源供电系统能够更加贴近用户，靠近能源负荷的中心，同时能够降低输电网络的损耗，且分布式能源供电系统占地面积与空间体积都较小，大量投入使用能够进一步减少资本、供电成本的投入，降低国家集体供电的成本。

基于此，本文从发展分布式发电方式的优点着手进行分析，随后对分布式发电接入设备与电力系统存在的问题进行简要说明，通过对分布式能源供电系统与电力系统并网展开研究，能够进一步丰富我国的能源与供电系统的改革方式。

2 国内外研究现状

2.1 国外研究现状

分布式能源供电系统是指不直接与集中输电系统相连的35kV及以下电压等级的电源，其中主要包括发电设备、储能装置等。例如分布式能源供电系统可以利用操作现场产生的废气、废热和多余压发电，这一点与传统电力系统相比，具有污染低、更可靠、更稳定、灵活性强等优点。国外学者Alyde（1970）分布式能源可以将热力、制冷、蓄能、燃气、电力等众多技术结合起来，将多种能源融合在一起用以发挥更大的作用，并且大幅度提高能源的有效利用率，减少资金的投入。

分布式能源供电系统与传统电网供电系统存在很大的区别[1]。其一，分布式能源供电系统并非采用传统的发电技术，而是选用先进的材料与技术、结合行业最新的制造技术以及自动控制系统等新工艺、新技术来进行能源供电；其二，分布式能源供电系统是一种以自动控制技术为基础而形成的新能源生产系统；其三，分布式能源供电系统可以高效地利用发电时产生的废弃能源，在现场生产可再生能源。国外学者柯特认为（2008）分布式能源供电系统与电力系统并网后，有助于提高电力系统的稳定性，因为即使电力系统故障断电，分布式能源供电系统也可以依靠自身特性继续满足人们的电力需求，进而解决非连续供电的问题[5]。

Lafer·H·Welse认为和传统电力系统能源供应相比，分布式能源供电系统不仅在能源利用上，采用的是多元化类型，而且在供应渠道上，也采用多样化的发电能源供应战略，如此就提高了电力能源的供应的安全性，便解决了传统电力资源不足引起的电力紧缺，最后，分布式能源供电系统在规模上小于传统电力系统，同时不集中，故障发生事故或灾害的概率就较小，在安全性能上高于传统的电力系统，供电稳定性能也明显提高。

2.2 国内研究现状

分布式能源供电系统并入电力系统会影响配电网拓扑结构和短路电流，并导致数据发生变化，最终引起设备出现运行故障。由于分布式能源供电系统的差异，分布式能源供电系统并入电力系统引起的故障类型和故障排除方法也不同。如传统旋转式分布式能源供电系统会产生较大的短路电流，而逆变器并网分布式能源供电系统对发电机产生故障有不同的特征，并产生较小的短路电流。葛青峰，王永志（2011）[8]分布式能源供电系统是指不直接与集中输电系统相连的35kV及以下电压等级的电源，主要包括发电设备和储能装置，它与传统电网供电系统有很大的区别。它并非采用传统发电技术，而是以先进的材料技术、制造技术以及自动控制系统等新工艺新技术为基础形成的新能源生产系统。

国内还有一些学者认为分布式能源供电系统可以高效的利用发电时产生的废弃能源，例如利用现场产生的废气、废热和多余压发电，在现场生产可再生能源。与传统电力系统相比，它具有污染低、可靠性和稳定性高、灵活性强的优点。

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谭朝华（2014）[1]目前常使用的为冷热电三联供电系统，冷热电三联供电系统具体在用户端分布，属于一种综合利用的系统。使用气体燃料和再生能源等便于利用的资源作为一次能源；使用以热电冷联产为主来作为用户端的二次能源，同时使用其他的中央能源系统作为辅助供应，最终达到满足能源使用者各种能源需求的目的。

唐山松（2008）在《分布式能源在冰灾中的作用与思考》中指出在进行能源供电的同时还需要注重对环境的保护，将环境污染物分散，使其变得资源化，为实现污染物排放适度的目标而努力。[6]分布能源也可为需要持续用电的用户充当备用电源的角色，当电价出现峰谷时可以降低用电费用的成本，保障电力的持续供应。

3 结语

我国目前的用电形式十分严峻和紧张，分布式能源的出现有效的缓解了我国的用电压力，十分符合我国目前施行的可持續发展观，具有十分客观的发展前景。就目前我国能源分布情况以及能源局势而言，分布式能源供电系统与电力系统并网必然成为未来发展趋势。虽然分布式能源供电系统并入电力系统，会对现有的电力系统造成一定的不良影响，但是依旧不能阻挡分布式能源电力系统并网的趋势。

总而言之，分布式能源符合天然气发展战略的需求，有助于缓解用电紧张的情况，减少电网的压力，使得能源利用率大大提高。本文对分布式能源供电系统与电力系统并网的相关研究，希望可以在能源利用率方面进行有所改善，推动我国电力事业的发展。

参考文献：

[1]谭朝华.分布式能源接入电力系统的影响[J].中国高新技术企业，2014（17）.

[2]张岩波.分布式能源接入对配电网的影响[J].现代电子技术，2012

（21）.

[3]胡波，汪少勇.分布式发电接入政策措施研究[J].电力勘测设计，2011（02）.

[4]续红军.浅谈分布式能源及微燃机技术在建筑中的应用[J].低碳世界，2014（11）.

[5]黄东风.分布式能源发展的影响因素分析[J].能源工程，2005（01）.

[6]唐山松.分布式能源在冰灾中的作用与思考[J].上海电力，2008（05）.

[7]中国最大的分布式能源项目竣工投产[J].电力需求侧管理，2009（06）.

[8]葛青峰，王永志.分布式能源发展的战略选择[J].中国电力企业管理，2011（15）.