分布式電源技術相關問題的討論

劉星

【摘要】：分布式電源的特點是能夠有效地應用一系列分散的資源，涵蓋取得的可再生資源與化石類燃料，且實現資源應用效率的提升。分布式電源從配電網并網后，對電網結構、潮流、故障特征等產生了深遠影響，導致現有配電網保護無法準確判斷故障的位置而出現拒動、誤動現象，必須改變現有繼電保護性能，以提高電網對分布式電源的消納能力。分布式電源的應用需要研究哪些技術問題，本文就此展開探討。

【關鍵詞】：分布式電源；技術問題；討論

1、導言

國家發改委國家能源局《關于促進智能電網發展的指導意見》中提出，到2020年實現清潔能源的充分消納，加快分布式電源（DG）的廣泛接入和有效互動，實現能源資源優化配置和能源結構調整。近年來，隨著DG接入配電網，其對電網結構、潮流、故障特征等產生了深遠影響。

2、優化配置智能電網當中的分布式電源

2.1配置分布式電源步驟

將分布式電源配置在固有的電網中，先是結合我國有關的能源政策、地域因素的制約、能源的約束等，全面地思考一系列的要素之后，對分布式電源的位置與類別進行選擇；其次，根據電網的實際現狀，對配合系統和分布式電源的問題進行解決，思考分布式電源的綜合方案與并網方式，借助科學的優化算法對分布式電源的配置容量與最理想配置點進行確定，進而使接入的分布式電源不但不會制約電網的可靠性與安全性，而且能夠實現最為理想的效益。

2.2配置分布式電源的模型

2.2.1發電企業規劃模型。這種模型著眼于發電公司的利益，對地方的負荷需要進行分析，在不制約配電網運行穩定和安全的基礎上對分布式電源開展定容與選址，進而實現最大化的發電公司收益。針對發電公司來講，實現最大的利潤是其規劃目標，模型的目標函數應當兼顧分布式電源的運行和維護成本以及售電收益。

2.2.2電網企業規劃模型。這種配電網規劃模型涵蓋分布式電源，其立足于配電企業的利益，結合所供地方負荷增長的現狀，在配電企業付出最少成本的情況下，獲得能夠實現負荷增長要求的系統最為理想的增容策略，涵蓋分布式電源或者變電站、新建線路組成的方案。

2.2.3終端用戶規劃模型。這種模型立足于終端用戶的利益，結合自身符合增長的要求，目的是為了實現終端用戶最少的用電成本，在分布式電源和大電網共同供電的形勢下，對分布式電源開展定容選址。對終端用戶來講，使用電成本最少是其規劃目標，模擬目標函數應兼顧電網企業的購電費用與分布式電源的運行、維護成本。

2.3激勵發展清潔分布式電源的必要性

很長一段時間以來，我國發電廠成本預算通常不涵蓋環境成本，這會無償地占用一些電源的環境價值，不但不利于發展清潔能源，而且會導致過度地發展嚴重污染的電源，這不利于發展分布式電源。為此，以能源工業的可持續發展作為視角，十分有必要實現成本化的環境效益。在發電成本當中列入環境成本，一是能夠推動發電公司有效地統一自身利益和環保，從而積極主動地完善技術，實現管理能力的增強，實施有效的策略減少成本。二是為環保部對環境的治理籌集一些資金。如此一來，有助于發電公司環保觀念的增強，推動發電公司的公平與合理競爭。

3、氫儲能所涉及的關鍵技術

3.1新能源電力波動適應性的高效電解制氫技術

氫儲能系統通過電解制氫環節將電能轉化為氫能，電解水制氫系統要求輸入功率盡量恒定。現有成熟的電解制氫設備的供電系統都是為穩定電源設計的，僅能適應50%～100%范圍內的功率波動。需研究適應風電場功率快速、寬功率波動特征的水電解適應性技術，開發適用于波動性新能源的電解制氫系統電力變換器。

此外，輸入功率隨機波動會導致電解槽工作電壓的頻繁變化，急劇降低電解效率，大大縮短電解壽命。配合間歇性新能源接入的電解制氫系統輸入功率需要實時動態跟隨新能源發電出力的大幅度頻繁變化，現有制氫技術遠不能滿足新能源發電制氫的需求，需開展電解槽對新能源波動的實時響應特性分析及優化設計技術研究。

3.2高效、大容量儲氫技術

目前，氫的大容量存儲問題尚未解決，缺少方便有效地儲氫材料和儲氫技術，嚴重制約氫能的開發和利用，急需開發質量儲氫密度和體積儲氫密度高、放氫溫度低的高效儲氫技術。例如，利用吸氫材料與氫氣反應生成固溶體和氫化物的固體合金儲氫技術，不僅能夠有效彌補氣液兩種存儲方式的不足，而且體積儲氫密度大，安全性高，操作容易，特別適合于體積和安全性要求較嚴格的大容量電網應用場合。

目前，儲氫材料的研究大多是以電動汽車為主要應用方向開展的，追求質量和體積儲氫密度高、放氫速度快，而電網對于儲氫材料有著不同的需求，例如質量儲氫密度、分解溫度等方面。因此，研發適用于電網的高效、長壽命、低成本和高性能的儲氫技術，是推動氫儲能在新能源接入中應用的關鍵技術之一。

3.3氫儲能系統熱、質、電高效耦合技術

氫儲能系統中的電解槽和燃料電池在工作過程中會產生熱，而合金儲氫系統放氫過程中需要吸收熱，如何實現高效的熱管理是提升系統效率的關鍵途徑之一。電解制取的氫氣需要高效儲存到儲氫罐中，儲氫罐的放氫流量需要與燃料電池發電功率相匹配，實現氫氣的高效利用。電解制氫需要純凈水，水供應不足會降低制氫效率；氫的儲存需要脫水，脫水不及時會降低儲氫效率并影響壽命；燃料電池發電會產生水，排放不及時會影響電池壽命和效率，如何實現高效的水管理也是提升系統效率的關鍵途徑之一。

新能源發電與電解槽的功率需要匹配，大容量合金儲氫系統氫的釋放需要電加熱，燃料電池發電系統自身需要消耗電能維持穩定工作，如何實現高效的電能管理也是提升效率的關鍵途徑之一。因此，氫儲能系統熱、質、電高效耦合技術是提高氫儲能系統效率的關鍵。

結論

綜上所述，電網的調節僅依靠傳統的大電網電源，不讓分布式電源主動參與電網電壓和頻率的調節，也沒要求分布式電源具備低電壓穿越的能力。在系統接入電力電子型分布式電源之后，能夠借助隔離變壓器與串聯電抗器實現運行方案的改變，從而對電網減少影響。

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