分布式能源供電系統與電力系統并網的相關研究

周艷麗 張窩羊 夏浩

摘 要：能源問題日益影響到我國經濟的進一步發展，隨著近年來能源匱乏現象的加劇，新能源開發等問題越來越受到國家重視。分布式發電技術能夠滿足我國未來發展規劃與戰略中的節能減排的目的，同時能夠促進可再生能源再開發，因此國家對于這項技術一直保持著足夠的重視。本文從分布式能源供電系統探討出發，針對其與電力系統并網產生的意義，反應出供電的穩定性、環保性等，在減少污染，降低成本的基礎上，分布式發電也呈現出高靈活性、較強兼容性等特點，因此在新型發電技術中受到了很高的重視。本文在分析分布式能源供電系統并網后對電能質量、系統故障以及潮流計算等帶來的影響的同時，也提供了一些解決對策。

關鍵詞：分布式能源；供電系統；電力系統并網；相關研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.154

近年來，伴隨著科學技術的發展，電力能源日益興起，對能源界產生了巨大影響。電力資源是人力社會發展中必不可少的資源，方便了人們的生活，提高了人們的生活質量及人類的經濟發展水平。[1]然而，隨著電力資源的巨大消耗，不僅引起了能源緊缺以及污染環境，與此同時，由于傳統電力系統自身缺點的影響，致使電力系統不穩，安全性能低。[2]我國在最新頒布的《能源節約和資源綜合利用“十五”規劃》中提高了多項能源技術的發展，其中的多聯供技術就是我們常說的分布式能源。[3]相比傳統電力系統，分布式能源供電系統優勢明顯，不僅成本低，安裝容易，更重要的是擁有靈活性能高、兼容性強等特性。分布式能源系統可以解決傳統電力系統帶來的問題。

1 研究目的及意義

1.1 研究目的

電力資源作為人類社會發展必不可少的資源。“電”對于人類的生產、生活而言，具有重要的意義。首先，電力資源的使用，從一定程度上推動了社會的進步，促進了人類經濟水平的發展；其次，在人們生活的方方面面，電力資源都發揮了重要的意義與價值。[4]不過，在重視對電力資源的開發與使用的過程中，不能忽視一個嚴重的問題：電力資源的大量使用，不僅造成了能源緊缺，同時污染環境，傳統電力系統的缺點越來越明顯。如傳統電力系統穩定性差、安全性能低，而且事故頻發。

從電力事故頻發的各種事件也不難看出，我國過去的“大電網”思維模式存在相當嚴重的問題，如大電網聯網以及后期維護費用高、資源利用率相對較低，同時其局部事故容易擴散。然而，相比“大電網”思維模式，分布式能源供電系統優勢明顯，首先分布式能源供電兼容性強、靈活性高；其次，與傳統的發輸電設施相比，分布式發電設備的位置靠近負荷中心，更為貼近用戶，因此分布式能源系統能夠解決傳統電力系統帶來的一系列問題。

1.2 研究意義

分布式發電在經濟、環保等方面具有不可替代的優勢，不僅如此，分布式發電也能夠減小能源供電的風險性，提高能源使用的環保性，加強能源使用與供電系統的可靠性。與傳統的發輸配電設施比較，分布式能源供電系統能夠更加貼近用戶，靠近能源負荷的中心，同時能夠降低輸電網絡的損耗，且分布式能源供電系統占地面積與空間體積都較小，大量投入使用能夠進一步減少資本、供電成本的投入，降低國家集體供電的成本。

基于此，本文從發展分布式發電方式的優點著手進行分析，隨后對分布式發電接入設備與電力系統存在的問題進行簡要說明，通過對分布式能源供電系統與電力系統并網展開研究，能夠進一步豐富我國的能源與供電系統的改革方式。

2 國內外研究現狀

2.1 國外研究現狀

分布式能源供電系統是指不直接與集中輸電系統相連的35kV及以下電壓等級的電源，其中主要包括發電設備、儲能裝置等。例如分布式能源供電系統可以利用操作現場產生的廢氣、廢熱和多余壓發電，這一點與傳統電力系統相比，具有污染低、更可靠、更穩定、靈活性強等優點。國外學者Alyde（1970）分布式能源可以將熱力、制冷、蓄能、燃氣、電力等眾多技術結合起來，將多種能源融合在一起用以發揮更大的作用，并且大幅度提高能源的有效利用率，減少資金的投入。

分布式能源供電系統與傳統電網供電系統存在很大的區別[1]。其一，分布式能源供電系統并非采用傳統的發電技術，而是選用先進的材料與技術、結合行業最新的制造技術以及自動控制系統等新工藝、新技術來進行能源供電；其二，分布式能源供電系統是一種以自動控制技術為基礎而形成的新能源生產系統；其三，分布式能源供電系統可以高效地利用發電時產生的廢棄能源，在現場生產可再生能源。國外學者柯特認為（2008）分布式能源供電系統與電力系統并網后，有助于提高電力系統的穩定性，因為即使電力系統故障斷電，分布式能源供電系統也可以依靠自身特性繼續滿足人們的電力需求，進而解決非連續供電的問題[5]。

Lafer·H·Welse認為和傳統電力系統能源供應相比，分布式能源供電系統不僅在能源利用上，采用的是多元化類型，而且在供應渠道上，也采用多樣化的發電能源供應戰略，如此就提高了電力能源的供應的安全性，便解決了傳統電力資源不足引起的電力緊缺，最后，分布式能源供電系統在規模上小于傳統電力系統，同時不集中，故障發生事故或災害的概率就較小，在安全性能上高于傳統的電力系統，供電穩定性能也明顯提高。

2.2 國內研究現狀

分布式能源供電系統并入電力系統會影響配電網拓撲結構和短路電流，并導致數據發生變化，最終引起設備出現運行故障。由于分布式能源供電系統的差異，分布式能源供電系統并入電力系統引起的故障類型和故障排除方法也不同。如傳統旋轉式分布式能源供電系統會產生較大的短路電流，而逆變器并網分布式能源供電系統對發電機產生故障有不同的特征，并產生較小的短路電流。葛青峰，王永志（2011）[8]分布式能源供電系統是指不直接與集中輸電系統相連的35kV及以下電壓等級的電源，主要包括發電設備和儲能裝置，它與傳統電網供電系統有很大的區別。它并非采用傳統發電技術，而是以先進的材料技術、制造技術以及自動控制系統等新工藝新技術為基礎形成的新能源生產系統。

國內還有一些學者認為分布式能源供電系統可以高效的利用發電時產生的廢棄能源，例如利用現場產生的廢氣、廢熱和多余壓發電，在現場生產可再生能源。與傳統電力系統相比，它具有污染低、可靠性和穩定性高、靈活性強的優點。

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譚朝華（2014）[1]目前常使用的為冷熱電三聯供電系統，冷熱電三聯供電系統具體在用戶端分布，屬于一種綜合利用的系統。使用氣體燃料和再生能源等便于利用的資源作為一次能源；使用以熱電冷聯產為主來作為用戶端的二次能源，同時使用其他的中央能源系統作為輔助供應，最終達到滿足能源使用者各種能源需求的目的。

唐山松（2008）在《分布式能源在冰災中的作用與思考》中指出在進行能源供電的同時還需要注重對環境的保護，將環境污染物分散，使其變得資源化，為實現污染物排放適度的目標而努力。[6]分布能源也可為需要持續用電的用戶充當備用電源的角色，當電價出現峰谷時可以降低用電費用的成本，保障電力的持續供應。

3 結語

我國目前的用電形式十分嚴峻和緊張，分布式能源的出現有效的緩解了我國的用電壓力，十分符合我國目前施行的可持續發展觀，具有十分客觀的發展前景。就目前我國能源分布情況以及能源局勢而言，分布式能源供電系統與電力系統并網必然成為未來發展趨勢。雖然分布式能源供電系統并入電力系統，會對現有的電力系統造成一定的不良影響，但是依舊不能阻擋分布式能源電力系統并網的趨勢。

總而言之，分布式能源符合天然氣發展戰略的需求，有助于緩解用電緊張的情況，減少電網的壓力，使得能源利用率大大提高。本文對分布式能源供電系統與電力系統并網的相關研究，希望可以在能源利用率方面進行有所改善，推動我國電力事業的發展。

參考文獻：

[1]譚朝華.分布式能源接入電力系統的影響[J].中國高新技術企業，2014（17）.

[2]張巖波.分布式能源接入對配電網的影響[J].現代電子技術，2012

（21）.

[3]胡波，汪少勇.分布式發電接入政策措施研究[J].電力勘測設計，2011（02）.

[4]續紅軍.淺談分布式能源及微燃機技術在建筑中的應用[J].低碳世界，2014（11）.

[5]黃東風.分布式能源發展的影響因素分析[J].能源工程，2005（01）.

[6]唐山松.分布式能源在冰災中的作用與思考[J].上海電力，2008（05）.

[7]中國最大的分布式能源項目竣工投產[J].電力需求側管理，2009（06）.

[8]葛青峰，王永志.分布式能源發展的戰略選擇[J].中國電力企業管理，2011（15）.