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              新能源分布式發電并網對整個電網的影響分析

                 日期:2015-10-14     來源:論文網    瀏覽:94    評論:0    

                1.引言

                按照分布式發電使用的能源是否再生,可以將分布式發電分為兩大類。一類是基于可再生能源的分布式發電技術,主要包括:風能發電、太陽能光伏發電、生物質發電、地熱能、海洋能、生物質能等發電形式;另一類是使用不可再生能源發電的分布式發電,主要有:內燃機、微型燃氣輪機、燃料電池、熱電聯產等發電形式。

                目前幾種主要的分布式發電形式及特點:

                (1)風能發電

                將風能轉化為電能的發電技術。風能蘊藏量巨大,可再生,分布廣,具有明顯的環保效益。且發電成本低,規模效益比較顯著。風能發電技術已經發展得較為成熟。風力發電形式有并網型和離網型兩種。其中并網型風力發電是大規模開發風電的主要形式,是近年來風電發展的主要趨勢。離網型風力發電可以為偏遠地區或無電網的地區提供電能。

                (2)太陽能發電

                目前應用較多的是太陽能光伏發電技術。其原理是利用半導體材料的光電效應直接將太陽能轉化為電能。目前太陽能光伏發電的成本太高,但是光能是取之不盡用之不竭的清潔能源,而且不受地域限制,發電裝置安全可靠,規模靈活,其發展前景仍然被廣泛看好。

                (3)生物質發電

                生物質發電是利用生物質,例如:秸稈、垃圾、沼氣、農林廢棄物等,直接燃燒將生物質能轉化為電能的一種發電方式。它是一種可再生能源發電,其發電成本低,容易控制,環保綜合利用效果好。但電能轉換的效率低,生物質燃料供給較困難。生物質發電的容量和規模受到限制。

                (4)微型燃氣輪機發電

                以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機發電技術。其發電效率較高,且體積小、質量輕、污染小、運行維護簡單。

                2.分布式發電的優勢

                DG技術可用發電的余熱來制熱、制冷,因此能源得以合理的梯級利用,從而可提高能源的利用效率(達70%~90%),此外還可降低初投資費用和網損。

                (1)環保性

                因其采用天然氣做燃料或以氫氣、太陽能、風能為能源,故可以緩解石油、煤等不可再生能源的供給壓力,可以減少有害物的排放總量,減輕環保的壓力;大量的就近供電減少了大容量遠距離高電壓輸電線的建設,由此不但減少了高壓輸電線的電磁污染,也減少了高壓輸電線的征地面積和線路走廊,減少了對線路下樹木的砍伐,有利于環保。

                (2)能源利用的多樣性

                分布式發電可利用多種能源,如潔凈能源(天然氣)、新能源(氫)和可再生能源(風能和太陽能等),并同時為用戶提供冷、熱、電等多種能源應用方式,因此是解決能源危機和能源安全問題的一種很好的途徑。

                (3)提高供電可靠性

                在建設大型電廠的趨勢有增無減之時,電網的急速膨脹對供電的安全與穩定帶來很大威脅,一旦電廠和輸電干線發生故障將導致大面積停電。DG采用性能先進的控制設備,開停機方便、操作簡單、負荷調節靈活、與大電網配合可大大提高供電可靠性,彌補其安全穩定性方面的不足,在電網崩潰和意外災害(地震、暴風雪、人為破壞、戰爭)情況下可維持重要用戶的供電。分布式供電還可以優化現有電網的結構,完善大電網分層分區體系,提高大電網穩定性和事故防御能力。

                3.分布式發電并網的影響

                3.1 對網損的影響

                分布式發電DG可能增大或減少網損,這取決于DG的位置、容量、負荷量的相對大小以及網絡拓撲結構等因素。在負荷附近接入 DG將使整個配電網的負荷分布發生變化:

                (1)配電網中所有負荷節點處的負荷量均大于該節點DG的發電量時網絡所有線路的損耗減小。

                (2)配電網中至少有一個負荷節點處的負荷量小于該節點DG的發電量,但整個配電網的總負荷量大于所有DG的發電總量時可能導致某些線路的損耗增加,但總體線路損耗將減小。

                (3)配電網中至少有一個負荷節點處的負荷量小于該節點DG的發電量,且總負荷量小于所有DG的發電總量時,若發電總量小于2倍的負荷總量,則DG影響與②相同,否則將增加網損。

                3.2 對電壓分布的影響

                在傳統配電網中,隨著負荷的變化,系統電壓也會出現波動。分布式電源接入后對電壓的影響可以分為以下三種情況:

                (1)當分布式電源輸出量的控制可以隨著負荷的變動而調整時,分布式電源的接入可以有效地改善系統電壓波動的狀況;

                (2)當接入的分布式電源的輸出量具有較大的隨機性和波動性(比如風力發電、太陽能光伏發電等不可再生能源),此時分布式電源的出力更加難以控制,可能會加重系統電壓波動的狀況;

                3.3 對系統保護的影響

                由于分布式電源的接入可能導致雙向潮流,并且一些分布式電源(如風電)出力的隨機性和波動性將導致其頻繁的投切,這些都對傳統的繼電保護產生極大的威脅,主要體現在以下幾個方面:

                (1)對于繼電保護中的電流保護,在未接入分布式電源之前,當線路發生故障時,繼電器可以通過檢測到故障電流及時動作;在分布式電源接入以后,系統潮流的大小和方向都可能發生變化,進而可能和故障電流疊加后使流過繼電器中的電流減少,繼電保護因此可能失效,甚至可能出現保護的死區。   (2)分布式電源一般安裝在母線上,當母線附近區域發生故障時,分布式電源的出力可能使得所在線路繼電器檢測到的電流大于繼電保護的整定值,進而發生誤動作,引發無故障跳閘。

                (3)分布式電源對自動重合閘的影響。電力系統中的故障大多數是瞬時的,因此自動重合閘裝置可以有效地對因為瞬時故障而跳開的線路斷路器重新合閘,從而大大增加了供電的可靠性。當分布式電源接入以后,當線路發生故障跳開時,如果分布式電源繼續向故障點供電,就有可能造成持續電弧,導致絕緣子擊穿,自動重合閘失敗。

                3.4 對電能質量的影響

                分布式發電DG并網對配電網的電能質量影響主要體現在:

                (1)造成系統的電壓閃變:DG的起動和停運與用戶需求%氣候條件等眾多因素有關,其不確定性易造成配電網明顯的電壓閃變;同時,若DG輸出突然變化,DG和反饋環節的電壓控制設備相互影響也易直接或間接引起電壓閃變;

                (2)對系統產生諧波污染:基于電力電子技術逆變器的開關器件頻繁開斷易產生開關頻率附近的諧波分量,對電網造成諧波污染;

                (3)會對系統電壓的波動,進而影響用戶電器設備的穩定性能。

                3.5 對電網可靠性的影響

                分布式發電DG對電網可靠性的影響要視具體情況而定:

                (1)系統正常工作時與配電網配合良好的 DG可緩解配電網的過負荷和網絡堵塞,增加其輸電裕度,同時可緩解電壓驟降,增強對配電網的電壓調節能力,減少其損耗;DG作為后備電源,在系統停電時仍可為用戶提供電源以減少其停電時間,有利于提高配電網的可靠性水平。

                (2)與配電網系統保護設備配合不好時DG可能使相連接的系統保護設備誤動作,同時,DG安裝地點不適當、容量和連接方式也會降低配電網可靠性。

                4.結束語

                隨著分布式發電技術水平的提高、各種分布式電源設備性能的不斷改進和效率的不斷提高,分布式發電的成本也在不斷降低,分布式發電的應用范圍將不斷擴大。目前,這種電源在我國僅占極小比例,但可以預計未來的若干年內,分布式電源不僅可以作為集中式發電的一種重要的補充,還將在能源綜合利用上占有十分重要的地位。因此解決分布式發電主若干主要問題,使分布式發電(電源)系統將獲得迅速發展,是一首要任務。

               
              標簽: 分布式發電
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