分布式发电在配电网中的研究综述

摘要 概述分布式发电的优点，分析分布式发电对电力系统的影响，介绍微型燃气轮机、风力发电机和光伏发电系统的数学等值模型，最后对分布式发电的市场价值作了简要的分析。

关键词 分布式发电；数学模型；市场价值

中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2008）24-0123-02

1 引言

分布式发电指的是在用户附近配置比较小的发电机组来满足特定用户的需要或支持配电网的经济运行。发电机组容量一般在几千瓦到几十兆瓦之间。目前分布式发电的主要方案有风力发电、燃料电池发电、太阳能光伏发电和微型燃气涡轮发电组。

分布式发电作为发电系统的一种有力补充，有诸多优点，然而它对电力系统的影响也是多方面的。由于每种分布式发电系统的发电方式不同，它对电力系统的影响方式也不尽相同，因此，进一步研究其数学等值模型也非常有必要。另外，在我国分布式发电应用不是很广泛的背景下，分布式发电的应用范围和市场价值也有待探讨。

2 分布式发电的优点

分布式发电作为一种新兴的发电方式其优点主要体现在4个方面。

2.1 分布式发电具有高灵活性和高稳定性分布式发电系统中各电源是相互独立的，用户可以随意控制，操作灵活。由于分布式电源的容量不大，其投切一般不会影响到电力系统的稳定性。

2.2 分布式发电提高了供电的可靠性分布式发电可作为后备电源，并且在意外发生时，可迅速投入使用，以维持对重要用户的供电。

2.3 分布式发电提高了电力系统运行的经济性在我国一些偏远地方，可以采取诸如风力发电的形式来解决一部分用电问题，节省投资，降低能耗。另外，分布式发电的调峰性能好，可以利用它灵活跟踪负荷的变化，降低了电力系统的运行成本。

2.4 分布式发电环保性好分布式发电大多采用清洁的可再生能源，废气、废渣排废量少，清洁、噪音小、且发电效率高。

3 分布式发电对电力系统的影响

3.1 分布式发电对继电保护的影响引入分布式发电后，配电网成为一个多电源系统，因此要求保护设备应具有方向性，若用方向性元件替换配电网中所有的熔断器和自动重合闸装置在经济上又不可行。解决这一问题的方案有切源方案和孤岛方案两种。

切源方案指的是在任何故障情况下，先断开所有的分布式电源，然后采取原来的保护措施。但这样大大降低了速动性和可靠性，同时还会出现时限配合、速断等问题。针对此，这里引入孤岛的思想[1]。利用分布式发电独立向一部分配电系统供电，如果配电网发生故障，将配电网转化为若干个孤岛运行，尽可能多地利用分布式电源供电，减小停电面积，提高发电效率。

3.2 分布式发电对节点电压的影响配电网内分布式电源不应主动参与电压调节，但分布式发电的接入必然会引起馈线中传输有功和无功大小以及方向发生变化，进而影响电压的分布[2]。为避免此种情况的发生，可以减少分布式电源的无功出力，尽量让它多发有功，并且在分布式电源的装设点，安装无功补偿装置，及时补充无功，阻止电压的降低。

3.3 分布式发电对潮流分布的影响由于分布式发电系统中的风力发电系统和光伏发电系统受自然天气的影响较大，使得分布式发电系统的功率输出具有随机性，因此传统的潮流计算方法不再适用。解决的方法有采用负荷跟踪法进行跟踪控制和采用随机潮流计算方法两种。前者多用于短期的潮流计算，后者多用于中长期的潮流计算。

3.4 分布式发电对电能质量的影响分布式发电技术的应用是以电力电子技术为支撑的，而电力电子装置本身是一个非线性元件，它在电力系统中必然会产生谐波污染，影响电能质量。常用的抑制谐波的方法是在分布式发电装置上并联有源滤波器。

4 分布式电源的等值模型

电力系统的网耗、运行方式、控制策略以及电网的安全稳定性评估很大程度取决于电力系统的潮流分布。利用潮流计算的结果来评价分布式电源对电网的影响，就需要针对不同的分布式电源建立不同的数学等值模型，并将其等效为电力系统计算模型中的节点。

4.1 微型燃气轮机的等值模型微型燃气轮机与火力发电机类似，其输出功率的大小主要由原动机的输出功率决定。微型燃气轮机的输出功率为：

其中：、、分别为机械损耗，铁损和附加损耗；为微型燃气轮机电枢绕组的铜耗；为原动机的输出功率；为微型燃气轮机的电磁功率；为微型燃气轮机的输出功率。

微型燃气轮机主要作用是用以维持节点电压的幅值，在潮流计算时微型燃气轮机等效为PV节点。

4.2 风力发电系统的等值模型风力发电机[3]的有功出力受风速变化的影响很大，这必然会造成系统的过电压和欠电压。在采取随机潮流的计算方法时，一般用概率密度函数来描述随机变量——风速。

关于风速的分布，一般认为它服从正偏态分布，其中威布尔（Weibull）分布双参数曲线被普遍接受为风速描述的概率密度函数，其表达式如下：

v为风速，k和c分别为形状参数和尺度参数，其中：

知道了风速分布后，就可以找出风速与风力发电机组输出功率的近似对应关系，得出输出功率的随机分布函数。

风力发电机与电网并联运行时，大都采用异步发电机，为实现异步工作，风力发电机要从电网中吸收无功，假定通过风力机组中电容器的自动投切，可使功率因数恒定，这样风力发电机组吸收的无功功率也相对恒定。故而，在电力系统潮流计算过程中，可以将风力发电机等值为PQ节点。

4.3 光伏发电系统的等值模型光伏发电系统[3]的有功出力取决于光照的强度，与风力发电系统相似，这里用概率密度函数来描述随即变量——光照强度。

太阳的光照强度近似看成Beta分布概率密度函数，其分布如下：

。

r和分别为这一时间段的实际光强和最大光强，和分别为Bate分布的形状参数。应用统计学的方法，光伏发电系统可以将光强和光伏发电系统的功率输出近似对应起来，从而得到输出功率的随机分布函数。

光伏发电机与电网并联运行时，也是用异步发电机，和风力发电机一样，光伏发电机的有功出力和无功功率大小也相对固定，在电力系统潮流计算时，可以将其等值为PQ节点。

5 分布式发电的市场价值

与大型电站相比，采用分布式发电运行维护费用低，需要投资较少，不需要高压输电设备，而且安装简便，建设周期短，占地小，运行成本低。我国经济的持续快速增长，需要更多的电力能源作为保障，而根据目前的总装机容量推算，我国面临着巨大的电力缺口。在今后10年内[4]，除了要新修一部分大型电站外，积极利用可再生资源，大力发展分布式发电，不失为解决电力缺口的一种有效途经。同时，在边远地区建立分布式电源，不仅能解决当地的用电问题，还能节省输配电设施的投资；在供电需求量大的发达城市建立分布式电源，不仅能提高电能的质量，还能作为调峰电厂的一部分，及时调整和补充电力系统的有功缺额，稳定系统频率。

因此，我国的分布式发电具有良好的市场发展潜力和广阔的市场价值。

6 结论

根据西方国家的经验，大电网与分布式发电相结合是一种经济可行的方法。中国同样可以借鉴国外的经验来发展分布式发电。而且中国的电力电子技术日益成熟，这些都为分布式发电创造了良好的发展条件和发展空间。当然，对于分布式发电接入电网造成的一系列影响还有待深入研究，以便更安全，更高效的使用分布式电能。

参考文献

[1]易新,于平.分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法[J].电网技术,2006,30(7):50-54

[2]王志群,朱守真,周双喜,黄仁乐,王连贵.分布发电对配电网电压分布的影响[J].电力系统自动化,2004,28(16):56-60

[3]王成山,郑海峰,谢莹华，陈恺.计及分布式发电的配电系统随机潮流计算[J].电力系统自动化,2005,29(24):39-44

[4]尹建兵.配电网规划研究[D].浙江大学,2001

推荐访问:分布式 配电 综述 发电 网中