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分布式电源接入系统存在问题的浅析
(3)对环境污染小,能量利用率高。煤炭仍是我国主要的一次能源,燃煤发电是造成空气污染的元凶之一,相关治理费用逐年增高。而分布式电源技术是一种先进的能源转换技术,尽量减少污染物的排放,实现能源的可再生利用,是解决当前环境污染的重要手段。能源生产设备靠近用户,无疑又可减少输配电设备的投资和电网输送的损失,因此,分布式电源也使得能源利用率大大提高。
分布式电源接入系统存在问题的浅析
【摘要】随着电网规模的不断扩大,超大规模电力系统的弊端也日益显现,而分布式电源在负荷处就近供电,有灵活性高、成本和损耗低、节能环保等显著优势,然而,分布式电源在接入系统时也存在一系列问题。本文对分布式电源的存在的问题进行了简要的分析,并探讨了分布式电源未来的发展前景。
(2)对配电网继电保护的影响。在传统配电网中,线路故障时短路电流为从电源端指向故障点的单一流向电流,因此主馈线上所配置的保护为无方向三段式过流保护、反时限保护或者距离保护,另有重合闸装置。DG接入后,短路电流的方向及水平将因受到DG的类型、接入位置及容量的影响而发生变化,可能导致原保护系统发生不正确动作。这就需要在DG接入配电网后,重新考虑各方面的因素,进行继电保护的整定计算,尽力使系统不会因为原保护系统的不正确动作而陷入频繁的故障。(3)对配电网络设计、规划和营运的影响。随着越来越多的分布式电源接入到配电网络中,集中式发电所占比例将有所下降,电力网络的结构和控制方式可能会发生很大的改变,这种改变带来的挑战和机遇将要求电力网络从设计、规划、营运和控制等各方面进行升级换代。在可以预见的将来,大量被消费的电能将来自于低压配电网络,提前对配电网络的结构进行升级换代和优化显得尤为重要,例如如何使配电网络的结构适应网络电流的逆向和正向的流动。另外,大量分布式光伏电源接入到配电网中后,用户侧可以主动参与能量管理和运营,使传统配电网运营费用模型不再适用。因此,一方面面临电力市场自由化和解除管制的压力,另一方面可再生能源诸如光伏电源却得到保护和补贴,使得配电网在保证供电质量和可靠性方面面临越来越大的压力。近些年,一些专家学者提出了模拟电站和微网概念,可运用到分布式光伏电源管理中,把有功出力具有随机性的光伏电源和具有保证出力的电源以及储能装置集成在一起,作为整体的模拟电站或者微网,整合到当今的电力生产和传输框架内。
4)环保性。分布式电源可使用天然气、可再生能源等清洁能源为燃料,大大减少了温室气体的排放。此外,就近供电模式减少了大容量远距离高电压输电线建设,减少了高压输电线的电磁污染。
1.2国内外研究现状
近年来,分布式电源技术以其独有的环保性和经济性引起越来越多的关注。英国纽卡斯尔大学致力于研发综合的分布式能源系统评估软件,拟用于微型燃料电池、燃气轮机和燃气内燃机驱动的分布式能源系统的设计、优化、应用以及监控。澳大利亚相关研究机构亦在纽卡斯尔建立能源研究中心,提供分布式能源方面最新的研究成果和开发设施。
(4)最大限度惠及用户。随着分布式电源在公共电网的渗透,公共电网作为唯一能源供应者的垄断模式将被打破,供电者将呈现出多元化的局面。这一局面的出现必将在供电方引入竞争机制,由此带来的电价进一步合理化,电能质量、供电可靠性的提高和供电服务质量的改善将是可以期待的,其直接受益者将是消费者。
3分布式电源接入系统存在的问题
从可持续发展和降低环境污染的观点,分布式电源技术是我国的必然选择。由于自身资源有限,按照当前的能源利用方式,依靠自己的能源不可能支撑13亿人的“全面小康”,使用国际能源存在能源安全的严重制约。因此我国必须立足于现有能源,全力提高资源利用率,扩大资源综合利用范围,大力开发可再生能源发电,而分布式电源无疑是解决问题的关键技术之一。
分布式电源与传统模式相比具有如下特点:
1)可靠性。分布式电源多采用性能先进的中小型、微型机组,开停机方便、操作简单且各电站相互独立,不会发生大规模的供电事故。
2)经济性。减少了由电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。
3)灵活性。分布式电源投资小、占地少、建设周期短,有利于在较短时间内解决电力短缺问题。
在我国,分布式电源方面的研究相对较少,且大多集中在电源本身,在分布式电源对电力系统规划、运行、监测等方面影响的研究仍围绕在定性分析上。西安交通大学以100 kW微型燃气轮机为核心,建立了以酒店为应用对象的分布式能源系统;华北电力大学的能源清洁与重点利用实验室,建立了双源可逆型供暖(空调)系统实验平台;在分布式能源的应用方面,欧、美、日等已走在了世界的前列。
(2)有助于提高配电网可靠性。DG装置可以作为备用电源为要求不间断供电的用户提供电能,在峰谷电价的情况下,该措施可保障电力的可靠性,并减少电费支出。同时,由于DG装置与大电网的接入和断开具有相对自主性,当大电网发生故障时,通过启动断开装置,使DG装置与电网断开,形成“电力孤岛”,并独立为用户供电,保证了正常的运行和生活需要。
2分布式电源相对集中式发电的显著优势
与传统的集中式电站相比,分布式电源装置输出功率要小的多,一般为2kW至500MW。对于kW级较小容量的分布式电源装置而言,也许它就是只为一户住宅提供能源的热电联供装置;对于2MW-500MW的发电装置而言,它可以满足几百甚至上千个家庭的电能和热能需求。同时,分布式电源装置还是为学校、工厂、医院等企事业单位以及住宅小区提供独立供电的理想装置。
分布式电源的主要优点有:
(1)投资少,灵活性高。由于DG装置容量及体积较小,因此易于找到合适的安装地点。对于一些边远贫困地区,安装小型DG装置,充分利用当地资源,采用就地发电的方法为该地区的居民提供电能。该方案投资小、建设周期短,切实可行。分布式电源有灵活的负荷调节能力,启动过程只需几秒钟的时间,而且其出力可以按小时调节。因此,分布式电源的运营也具有良好的灵活性。
【关键词】电力Байду номын сангаас统;分布式电源;优势;问题;发展前景
1分布式电源发展的概述
1.1分布式电源的概念
分布式发电(distributed generation,DG)的概念于1978年在美国公共事业管理政策法中提出。其定义为:直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施,经济、高效、可靠地发电。分布式发电系统中的发电设施称为分布式电源,主要包括风力发电、太阳能发电、燃料电池、微型燃气轮机等。这些电源通常发电规模较小(一般50MW以下)且靠近用户,一般可以直接向其附近的负荷供电或根据需要向电网输出电能。
DG的接入使配电网中各支路的潮流不再是单方向地流动,因此DG的引入会给整个电网带来深刻的影响。
(1)对配电网电压和电能质量的影响。集中供电的配电网一般呈辐射状。稳态运行状态下,电压沿馈线潮流方向逐渐降低。一方面,DG接入配电网后,由于用户端出现了电源,将会改变稳态电压的这种分布规律。另一方面,由于DG较多的采用逆变器,会对电网注入大量高低次谐波,还会造成电压的波动、闪变等电能质量问题。为解决这一问题,可以考虑在DG附近增设滤波器等滤波装置降低系统谐波含量,提高系统电能质量。