新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响
DOI10.12721/ccn.2023.157286,PDF 下载: 133  浏览: 1571 
作者梁亚辉
摘要:
近几年来,随着我国社会经济发展水平的不断提高和可持续发展思想的日益深入,加上当前环境污染严重和资源短缺的现实问题,国家对能源供应的环保、可靠、安全等方面的要求也越来越高,从而也对电网建设提出了更高的要求。为了更好地改善当前的现状和存在的问题,分布式发电和新能源发电的两种发电方式被普遍采用。

引言:在改革开放的新时期,随着社会经济与科学技术的蓬勃发展,对于新能源与电力供应质量的安全性与可靠性也提出了一种越来越严苛的要求。电网系统作为整个社会的重要基础性工程,其一旦发生意外情况,也必将会造成重大的严重后果,轻则大面积停电,重则威胁国家安全。电力供应在社会生活中的重要作用不言而喻。新能源发电与分布式发电是目前电力领域的量大主要发电形式,均有着各自的优缺点,同时对于电力系统的影响也不尽相同。

1新能源发电与分布式发电的概述

1.1新能源发电

新能源主要是指传统能源之外的各种能源形式,主要包括风能、太阳能、水能、地热能等,新能源发电就是指依靠这些新型的能源进行发电,而不是单纯地依靠煤炭石油等传统能源进行发电。采用新能源方式进行发电,不仅可以实现资源的可持续利用,而且可以优化资源配置,把闲置资源转化为可利用资源,提高资源的利用率。另外,新能源发电具有可持续利用、环保、可再生的特点。虽然地球上储备的石油、天然气等燃料能源数量巨大,可供人类现阶段的使用,但在能源需求量更大、开采量巨大的未来,地球上的石油等燃料的储存是越来越少的。新能源不同,风能是利用大气的循环、更不用说太阳能其来源于太阳辐射,人类对于这些能量的使用基本不会对大气产生特别大的影响,尤其是太阳能,每天都会随着阳光源源不断地输送到地球上,可以满足人类的需要。此外,经过了多年的能源利用之后,大气污染已经成为了国际上都十分重视的问题之一,新能源具有清洁性,使用新能源进行发电可以大幅减少燃烧燃料进行发电产生的各种大气污染物,减小对环境的污染。

1.2分布式发电

分布式发电也可称为分散式发电、分散型发电、分散发电,是用多种小型,连接电网的设备发电和储能的技术与系统。顾名思义,是属于一种较为分散的发电方式,与分布式发电相对的是集中式发电。集中发电设备多为火力发电,需要通过燃烧化石能源的方式为发电提供动力,不仅会破坏环境,还会加快能源枯竭的速度。分布式电站的特点是规模较小,分布在用户附近,直接为用户提供电能。科学技术的发展为分布式发电的完善提供了支持,该发电模式的优势主要体现在可以利用水能、风能等新型能源完成供电工作,不仅使能源使用结构得到优化,能源枯竭的情况也得到了缓解。其是一种分布在用户附近、符合特定用户需求、能够为配电网的经济运行提供帮助的技术。

2分布式发电对电力系统的影响分析

2.1分布式发电对电力系统电压的影响

在分布式发电模式中,电源主要是接入配电网,而在其接入之后,配电系统的电源结构也会由之前的放射状结构向多电源结构转变,相应的潮流大小与方向也会随之改变,进而也促使配电网的稳态电压发生改变,最终的导致之前的调压方案无法满足分布式电源接入后的配电网电压需求。此时为更好地避免对用户端所造成的影响也就需要对分布式电源接入对电力系统电压的影响进行重新评估。对这种影响进行量化分析的一大主要手段就是潮流计算,但由于传统的潮流计算并没有考虑到分布式发电的影响,因此也就失去的价值。基于这一情况,当前特对异步发电机及无磁调节能力的同步电机与燃料电池等几种较为典型的分布式电源进行建模,并提出了一套全新的给予灵敏度补偿的配电网潮流计算方法,该方法对于多电源配电系统完全适用。研究表明,分布式发电的接入会直接影响到配电网馈线上的电压分布,具体影响程度与所接入电源的接入位置、容量大小有直接关系。

2.2分布式发电对继电保护的影响

(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。

2.3分布式发电对电力系统电压的影响

分布式电源主要接入配电网,在接入DG之后,配电系统从放射状结构变为多电源结构,潮流的大小和方向有可能发生巨大改变,使配电网的稳态电压也发生变化,原有的调压方案不一定能满足接入分布式电源后的配电网电压要求。因此必须评估分布式电源对电力系统电压的影响,以保证在分布式电源应用越来越多的情况下它们不会给用户带来不良后果。潮流计算是对这种影响进行量化分析的主要手段,但传统的潮流计算方法由于没有考虑分布式发电的影响,因而失效。对异步发电机、无励磁调节能力的同步发电机和燃料电池等几种典型DG进行建模,并提出了基于灵敏度补偿的配电网潮流计算方法,适合包含各种不同DG形式的多电源配电系统。分布式发电对配电网电压的影响主要如下:(1)分布式发电的接入会对配电网馈线上的电压分布产生重大影响,具体影响与分布式电源的容量大小、接入位置有很大的关系。(2)同样渗透率的分布式电源集中在同一节点,对电压的支持效果要弱于分布在多个节点上。

2.4再生能源发电对电网运行的影响

随着可再生能源发电容量在电力系统中所占比例的增加,其对电力系统的影响就会越来越显著。(1)并网过程对电网的冲击部分可再生能源发电机组由于容量小,常常采用异步发电机。由于没有独立的励磁装置,并网前发电机本身没有电压。因此并网时必然伴随一个过渡过程,会出现5—6倍额定电流的冲击电流。对小容量的电网而言,大量异步电机同时并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌.从而影响接在同一电网上的其它电器设备的正常运行.甚至会影响到整个电网的稳定与安全。(2)对系统稳定性的影响大型电网一般具有足够的备用容量和调节能力。风电进入一般不必考虑频率稳定性问题,但是对于孤立运行的小型电网.风电带来的频率偏移和稳定性问题不容忽视。若大型风电场多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降:当风速超过切出值,风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态,风力发电机组的大量停运会造成损失大量的机端电容补偿。从而会导致电网电压韵突降,而电网电压突降必然会导致系统电压稳定性水平的降低。

结语

综上可知,分布式发电与新能源发电是目前电力行业的量大主要发电形式,其也具有着各自的优缺点。首先对于分布式发电而言,由于各电站之间相互独立,因此其安全性和可靠性相对较好,同时对于自然环境的依赖性较小;由于临近用电现场,所以输配电过程中的电能损耗也相对较小。但是采取分布式发电的方式往往也会由于发电单元的分散化,给管理工作带来了较大难度,同时各个发电单元建设较为繁琐,也会涉及到较大的人力和物力耗费问题。

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