淺析分布式發電對電力系統分析的影響

程采奕

摘? ?要：越來越嚴重的能源緊缺問題給社會發展帶來了較為負面的影響。首先，概括了分布式發電的含義和特點;其次，介紹了常見的分布式發電技術，例如風力發電;最后，結合實際情況，圍繞電力系統分析受分布式發電的影響展開了討論，希望可以在某些方面給相關工作人員以幫助，使分布式發電的積極作用得到充分發揮。

關鍵詞：分布式發電;可再生能源;電力系統分析

眾所周知，由于不可再生能源日益枯竭，原有發電模式已經難以滿足社會的持續發展需求，而人們對電力質量、穩定性提出的要求也越來越高，分布式發電應運而生。作為對實現持續發展目標具有積極作用的技術，分布式發電的優勢主要體現在對原有發電模式的弊端加以解決的方面，對其合理應用很有必要。

1? ? 分布式發電概述

隨著電力工業日趨成熟，人們開始關注如何在保證電能質量的基礎上節約資源、降低能耗，分布式發電的出現成為必然。原有發電模式的特點為集中供電，用戶提出的確切需求難以被滿足，另外，集中發電設備多為火力發電，需要通過燃燒化石能源的方式為發電提供動力，不僅會破壞環境，還會加快能源枯竭的速度。分布式電站的特點是規模較小，分布在用戶附近，直接為用戶提供電能。科學技術的發展為分布式發電的完善提供了支持，該發電模式的優勢主要體現在可以利用水能、風能等新型能源完成供電工作，不僅使能源使用結構得到優化，能源枯竭的情況也得到了緩解[1]。由此可見，分布式發電是指分布在用戶附近、符合特定用戶需求、能夠為配電網的經濟運行提供幫助的技術。

分布式發電的特點主要體現在5個方面：（1）原有發電模式需要依托大規模配電站、發電站和發電廠完成供電任務;分布式發電既可以利用水能、風能等可再生能源完成發電，也可以在微型燃氣輪機的輔助下完成發電，具有投入少、規模小和建設時間短的特點。（2）分布式發電的綜合利用率相對較高。（3）分布式發電擁有獨立電源，可以使故障發生的頻率大幅降低，提高供電系統的持久性與穩定性。換句話說，即使電網出現大面積故障，分布式發電仍舊可以正常運行。（4）分布式發電在經濟性上具有十分突出的表現，由于分布式電源和用戶的距離較近，直接就近供電的設想因此而成為現實，這樣做不僅降低了輸配電損耗，還壓縮了投資成本。（5）分布式發電更加環保，應用的發電能源均為可再生能源，大量排放污染物的情況得到遏制，高壓輸電線路建設帶來的電磁污染有所減少。

2? ? 常見的分布式發電技術

2.1? 風力發電

風力發電是指直接將風能向電能進行轉化的技術，具有成本低、不消耗資源、保護環境等優勢，目前在諸多領域均得到了有效應用。一般來說，風力發電的形式有兩種，分別是并網型、離網型。由于自然風力給風力發電帶來的影響較大，等功率發電難度極高，因此，并網發電被視為風力發電發展的主要趨勢，組成并網風力發電站的發電機組通常需要滿足大容量的要求，組成發電機組的設備包括發電機、風力機。運行原理如下：通過轉動風力驅動槳葉的方式產生動力，再將動力勢能向電能進行轉化。雖然風力發電的優勢十分明顯，但也存在沒有解決的問題，例如：其一，由于發電機和地面的距離較高，維護工作的難度大幅增加;其二，由于風力發電的平衡性難以得到保證，通常只被用于對電能進行儲存等[2]。

2.2? 太陽能發電

由于越來越多的人開始注重綠色環保的理念，太陽能作為主要能源在各個領域得到廣泛應用。分布式發電應用的太陽能電池通常以單晶硅、多晶硅為依托，實現將太陽能轉化為電能的目標，在節能環保方面具有突出作用，能源壓力也因此減輕。太陽能是典型的可再生能源，對其加以應用，可以有效緩解廢棄物排放帶來的環境污染問題，這與可持續發展提出的要求十分契合。具體應用如下：在陽光充足的白天，利用光伏電池完成將太陽能向電能持續轉化的工作，以滿足用戶對電能的需求為前提，儲存剩余電能，為晚間用電提供保障。但是，光伏電池較易受到外界因素的影響，例如日照強度、時間等，因此，現階段光伏電池的太陽能轉化率并未達到預期，對其加以應用所取得的實際效用也受到了一定程度上的限制。

2.3? 燃料電池發電

作為新型儲能設備的一種，燃料電池的原理是通過電化學反應，將燃燒富氫產生的化學能向電能轉變。很長一段時間內，燃料電池的應用方向都以軍事航天領域為主。而科技的發展使燃料電池逐漸轉入民用，例如新能源汽車。與蓄電池相比，燃料電池在電能儲存方面具有十分突出的優勢，另外，陽極和陰極產生的反應能夠使儲存在燃料電池中的電子向離子轉變，隨之形成電壓。對作為儲能設備的燃料電池進行維護，保證催化劑充足，作用主要是為發電系統正常運轉提供保障。

3? ? 分布式發電給電力系統分析帶來的影響

原有發電模式無法保證每位用戶的需求都得到實現，在用電高峰期也無法對電力負荷進行調整，由此引發的問題主要是電壓不穩，偏遠山區的供電情況更是和預期相差甚遠。分布式電站的優勢包括極高的可靠性與安全性、不會對環境造成嚴重破壞、建設和維護的成本相對低廉等，因此，分布式發電得到了大力的推廣和應用，取得的效果有目共睹。以可再生性為依據，可以將發電能源分為兩類，一類以風能、地熱能、太陽能等可再生能源為主體，另一類則以燃動機、內燃機、熱電聯產等不可再生的能源為主體。分布式發電給電力系統分析帶來的影響，主要體現在以下方面：

3.1? 電力市場

近幾年，電力市場的發展勢頭十分迅猛，大量交易平臺被開放，分布式發電因此獲得了競爭的機會和平臺，用戶也可以根據自身需求選擇最優化、最適合的方法。配電網的開放為電力零售市場的發展提供了動力，市場競爭的激烈程度與日俱增，可供用戶選擇的模式越來越多，例如自給自足、電網售電等。用戶可以在對電力需求和價格進行了解后合理分配分布式電源，使分布式發電所具有的優勢及作用得到充分發揮，由此創造的經濟效益也會變得更加可觀[3]。

3.2? 電能質量

分布式發電產生的電流在接入電路組的線路后，就會由輻射狀結構向多電源結構轉變，電路中電流的方向、大小也會發生變化，從而影響電網電壓的穩定性。此時，原有調節方案已經無法完成匹配的任務，只有重新評估主線路特點，制定調壓方案，才能避免由于分布式發電引入配電網導致安全隱患產生的情況。原有電力輸電網絡的結構通常呈放射狀，該結構的優勢主要體現在兩個方面：（1）使電流保護更加經濟;（2）使運行更加簡單。將分布式發電引入配電網會導致原有結構被改變，從而給繼電器的保護形式帶來影響，例如保護裝置失靈、誤操作等，如果饋線附近出現問題，則會導致無障礙饋線跳閘，電能質量無法得到保障。除此之外，分布式發電可能引發的問題還包括諧波，這是因為分布式發電需要以大量電力電子器件為依托，因此，發電單元可以被視為諧波源，利用逆變器將分布式發電引入配電網會導致開關頻率周圍存在大量的諧波分量，諧波因此被引入，問題隨之出現。當然，需要引起重視的內容還包括發電單元在容量、位置上存在的差異，導致電壓出現降低、升高的現象，使穩態電壓的分布受到影響等。

3.3? 配電網損耗

原有發電模式會導致配電網出現嚴重損耗，分布式發電的出現使該問題得到有效解決。在將分布式發電引入配電網后，電網損耗大幅降低。對配電網損耗具有決定作用的因素為系統潮流，隨著分布式發電被引入，配電系統的負荷分布發生變化，系統潮流也由單向流動逐漸轉為雙向流動。將同步發電機引入配電網，可以為系統同時輸入所需的有功功率與無功功率，這樣做的目的有兩個，一是為電網電壓提供支撐，二是降低系統損耗。將感應發電機引入配電網可以保證系統只接受有功功率，但是計算結果表明，這樣做會導致配電網的損耗出現小幅提升，需要相關人員引起重視[4]。

3.4? 配電網規劃

首先，在將分布式發電引入配電網后，電網在運行方法、未來規劃等方面具有的不確定性大幅提升，電網系統的安全性、穩定性及可靠性會受到分布式電源帶來的影響，干擾評估的準確性。其次，如果分布式電源和配電網同時運行，配電網結構就會發生變化，對輸電廠產生的依賴隨之降低。最后，規劃人員在規劃配電網時，應該對5～20年內配電網負荷的變化情況進行分析，一般來說，在該時間范圍內，配電網符負荷默認為增加狀態，只有不斷增加變電站、分布式電源的數量，才能使電力需求得到滿足。

3.5? 線路系統可靠性

在主線路電路中接入分布式電源，極易導致電力系統可靠性降低，這是因為分布式電源為并網運行，在低電壓擊穿方面的表現并不突出。如果線路發生故障，接入的分布式電源則會導致電壓跌落增加，如果無法及時跳閘拖網，便會給電氣設備帶來不必要的損傷。如果備用電源為分布式電源，則能夠使電網負荷及堵塞消除，其可靠性、安全性自然隨之提高。如果接入分布式電源能夠滿足低電壓擊穿的要求，即使電網發生故障，電源的運行也不會受到影響，這樣做可以使電壓驟降得到緩解，具有突出的現實意義。實踐證明，要想推動電力系統的發展，對分布式發電的操作環境進行優化、提高發電質量、降低電網負荷很有必要。

4? ? 結語

通過分析可以看出，分布式發電作為近幾年出現的一種發電技術，其作用不僅包括提升發電技術，為發電質量和效率提供保證，還包括降低維修難度，避免發電系統故障導致大面積停電的情況出現，另外，還為人們提供良好的學習、工作和生活環境，并且在無形中提升了電力企業的效益。

[參考文獻]

[1]尹阜豐.分布式發電及其對電力系統的影響[J].科技創新與應用，2016（36）：252.

[2]吳? 嵐.分布式發電與新能源發電對電力系統影響的對比研究[J].科技資訊，2017，15（19）：39-40.

[3]李建霞.分布式發電與新能源發電對電力系統影響的對比研究[J].電子技術與軟件工程，2014（20）：163.

[4]苑佳卉.新能源發電與分布式發電及其對電力系統的影響[J].城市建設理論研究：電子版，2019（9）：2.