探究分布式发电技术对电力系统的影响

摘 要 我国的能源供应日益紧张，因此，对可再生能源的开发和利用特别重视。我国提出了与之相应的“节能减排”指标，国家非常重视分布式发电技术。分布式发电的方式非常灵活，而且能够与周围的环境兼容，因而得到了广泛的关注。随着对分布式发电的研究，它对我国的电力系统有非常巨大的影响。下面我们就一起来了解一下分布式发电技术对电力系统的影响。

关键词 分布式；发电；电力系统；影响

中图分类号 TM711 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）011-0135-01

分布式发电可以满足特定用户对用电的需求，也可以支持现有配电网的运行，它以分散式的方式分布在用户的附近，发电的功率可以达到上千瓦到几十兆瓦，是一个可以与环境兼容的小型模块式的独立电源。它不同与传统的集中式供电模式，而是一种完全不同的新型供电模式，它具有许多的优点，从而在应用中减轻了环保的压力，同时也适应可持续发展的要求。

1 分布式发电的概念和特点

目前为止，对于分布式还没有一个统一的定义。有人认为它是指靠近负荷侧安装的中小型发电站，不仅可以独立在公共电网中为少量的用户提供电能，还可以把它接入到配电网络中，同时和公共电网一起为用户提供电能。也有人认为，它是指功率从几十千瓦到几百千瓦，以模式块的分布在负荷附近的清洁保护发电设施，能够起到高效、经济、可靠的发电。分布式发电的其他定义为：所有和配电网相连的发电设施，商业上所有的柴油发电机，家庭自卑发电机，电力公司安装的发电设施等。

2 分布式电源的特点

2.1 燃料电池

燃料电池是指在一定的温度下，可以把存储在氧化剂和燃料中的化学能直接转化为电能装置。它不会影响到燃料，而是通过电化学的作用，使燃料的化学能转化为电能。燃料电池从电解质的性质有很多种，例如碱性燃料电池、聚合电解质膜电池、溶融碳酸盐燃料电池、固体电解质燃料电池等，其中最接近商业化的为磷酸型燃料电池。燃料电池的效率高，负荷变化对其没有影响，而且它具有许多的优点：清洁没有污染，噪声也很低，安装时不仅需要使用的周期比较短，而且位置也很灵活。燃料电池的

电压数学模型为：E=Et+lg[]和Pmax=，公式中的E

代表燃料电池的电动势，Et代表温度为t时的标准电动势，R表示为气体常数，F表示为法拉第常数。H2，O2，H2O为摩尔比，RFC为电池的欧姆内阻。

2.2 微型燃气轮机

微型燃气轮机发电指的是通过功率较小的小型燃气轮机发电。微型燃气轮机大多数使用汽油、柴油、甲烷和天然气为燃料，在单机的情况下，它的功率一般在25 kw-300 kw。在满负荷运行的情况下，它的效率可以达到30%，如果实行热点联产，效率就就会更高，能够达到75%。微型轮机具有质量轻、体积小、污染小、运行维护简单、发电效率高的优点。它不仅被用于分布式发电，还可以在并网发电、备用电站、尖峰负荷发电等。但是，在一定的时间内功率会产生变化，也就是说，它的功率变化受到了一定的限制，比其他的发电技术的效率要低。

2.3 光伏电池

太阳能光伏电池发电的原理是光电效应，当半导体材料在太阳能下就能够直接转为电能。多余的电可以提供给电网，供用户在晚上从电网中取电。使用光伏电池发电有许多优点，例如无地域限制、不影响燃料、灵活的规模、安全可靠、没有污染等，但是，它转换的效率比较低。电池结温和日照的强度等因素对光伏电池的输出功率有很大关系，而且这些因素不能调度，受到系统的频率和电压的影响很小。它的数字模型为：Pg=F（f，U），公式中的Pg表示光伏电池的输出功率，U代表系统电压，f代表系统频率。

2.4 风力发电

风力发电技术是在风能的作用下转化为电能。它也是一种清洁能源，风能对它的输出功率有直接的影响。风力发电可以同时使用同步电机、直流电机和感应电机。因为它的输出功率不平衡，有些情况下具有蓄能的功能。通常，在风力发电机输出的交流电后，当经过整流后蓄电池充电就能充电，然后利用逆变器连接电网。

3 分布式发电对电力系统的影响

合理的的分配分布式发电对发电系统有很多好处，例如可以提高系统的可靠性、减少输电阻塞、减小线路损耗、延缓配电设备投资新建等。随着分布式发电技术的发展，它在电网中的使用也非常广泛，这也给电力系统的运行带来了负面的影响，例如电压不平衡、保护误动、潮流反向、电网谐波增加等。

3.1 分布式发电对电力系统电压的影响

一般情况下，分布式电源接入的是配电网，当它不被分布式电源接入后，配电系统的结构就会发生改变，影响到配电网的稳态电压。因此，必须分析分布式电源对电力系统电压的影响，从而保证在实际的应用中不会给用户带来负担。分布式发电对配电网的影响主要有：①如果情况稳定，通常有些因素会影响到各个负荷点的高压上升，例如分布式电源输出没有功率支持，馈线上传输功率变小；②配电网馈线的电压受到分布式发电的接入的影响，具体体现在分布式电源的接入位置和容量大小；③渗透率程度相同的分布式电源相对集中，因此，电压的支持效果非常弱。

3.2 分布式发电对电能质量的影响

分布式发电在对电能的质量影响主要表现在两个方面：①携带大量谐波。大量的电力电子器件被用到分布式发电中，因此不可避免地携带大量的谐波到系统中，发电器的方式和转换器的工作模式对谐波的阶次和幅度有很大的影响，抑制谐波可以减小对其影响，也就是安装一个特殊的滤波器在谐波电压的母线上；②电压闪变。分布式发电容易引起电压闪变，主要因为：分布式单元在启动时出现突变、分布式单元输出，当分布式单元和系统中的电压反馈控制装备在相互的作用下，会产生许多不利的影响。

3.3 分布式发电对继电保护的影响

大部分的配电系统的结构都是放射状的，这种结构可以方便运行，对过电流的保护具有经济性，但是它对原有的继电保护有较大的影响：①在分布发电运行时，可能会失去继电保护的功效性。这是由于分布发电中出现的故障电流，会时经过馈线继电器的电流减小；②如果分布式发电接入电网，会影响到继电保护的动作。因为相邻馈线发生的故障，也会影响到无故障的馈线跳闸；③影响配电网的故障程度。分布式电源的种类和数量对故障水平有很大的关系，开关设备的升级可以提高故障水平，电流的保护会影响到故障水平。

4 结束语

分布式发电是一种新型的发电方式，在当今的社会发展中非常重要。目前我国还是利用传统的发电技术满足人们的生活用电，但是，相信在不久的将来，分布式发电一定会广泛的应用。

参考文献

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作者简介

陈伟立，工程硕士，上海同济大学电子与信息工程学院。

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