分布式发电及其对配电网的影响
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摘 要：近年来，分布式发电越来越引起国内外的关注。本文综述了国内外分布式发电的发展现状，简要介绍了分布式发电技术的概念和技术类型，分析了分布式电源并网后对配电网规划和配电网潮流、网损、电能质量、继电保护方面的影响，并介绍针对这些影响提出的控制策略，对分布式发电的未来研究方向进行了展望。
关键词：分布式发电；配电网；影响
中图分类号：TM72 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）029(C)-0093-01
一、分布式发电技术
（一）分布式发电的定义
分布式发电，国际大电网委员会（CIGRE）定义为：“非经规划的或中央调度型的电力生产方式，通常与配电网连接，一般发电规模在5―100MW”。通常分布式发电是指靠近用户或负荷，通过配置小容量的发电设施（几十千瓦到几十兆瓦），满足特定用户的需要，来达到经济、高效、可靠地发电，是相对于传统集中式发电而言。从更广泛的定义来看，分布式发电指的是任何安装在用户附近的发电设施，包括热电联产、冷热电联产以及各种储能技术等，而不论这种发电形式的规模大小和一次能源的使用类型。
二、分布式发电对配电网的影响
传统的配电网潮流是由变电站流向各负荷，但是分布式发电的接入，使得潮流不再单向地由电源流向用户侧，潮流方式的改变会对中低压配电网产生重要影响，主要表现在以下几个方面。
（一）对配电网规划的影响
DG的出现使电力系统的负荷预测、规划和运行与过去相比有更大的不确定性。DG给配电网规划带来的影响包括几个方面：（1）大量的用户安装DG为其提供电能，使得配电网规划更加难以准确预测负荷的增长情况，从而影响规划。（2）分布式发电虽然可以减少电能损耗和配电系统的建设投资费用，但是位置和规模不合适的分布式发电电源，反而可能导致电能损耗的增加，降低电网可靠性，使得建设投资费用增加。（3）大量DG的接入使得配电网对大型发电厂和输电的依赖逐步减少，原有的单向电源馈电潮流特性也发生很大的变化。因此，合理的选择分布式电源的位置和容量十分重要。
（二）对配电网网损、配电网潮流的影响
在配电网中的负荷近旁接入分布式发电系统后，整个网络的负荷分布和线路潮流分布主要有三种情况：（1）是所有负荷节点处的负荷量均大于该节点处分布式电源的输出量。（2）是至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点处分布式电源的输出量，但系统的总负荷量大于所有分布式电源的输出总量。（3）是至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点处分布式电源的输出量，且系统的总负荷量小于所有分布式电源的输出总量。对于（1），分布式发电的引入没有改变潮流的方向，但配电网中所有线路的损耗减小；对于情况二，分布式发电的引入使线路潮流产生逆流，可能导致网络中某些线路的损耗增加，但配电网的总体线路损耗有可能减小；对于情况三，如果所有分布式电源的发电总量小于两倍的负荷总量，那么分布式发电的影响与情况二相同，否则将使配电网的线路损耗增加。由此可见，引入分布式发电会改变线路潮流的方向和大小，可能增大也可能减小线路损耗，这取决于分布式电源的位置、与负荷量的相对大小以及网络的拓扑结构等因素。如果配电网中含有风力发电或太阳能光伏发电系统，由于它们的发电容量输出与气候有关，具有随机变化的特性，以上三种负荷分布情况可能会在配电网中交替出现，使系统的潮流具有随机性，传统的潮流算法将不再适用。
（三）对电能质量的影响
DG接入配电网后，大量的电力电子转换器增加了非线性负载，将会引起电网谐波污染，DG对电能质量的影响主要体现在两方面：（1）电压闪变。DG引起电压闪变的原因主要有：某个大型分布式单元的启动、分布式输出突然变化、分布式单元和反馈环节的电压反馈控制设备相互作用的影响。目前采用的解决方法是要求分布式单元的拥有者减少分布式单元的启动次数。（2）易产生大量谐波。由于DG本身就是一个谐波源，并且DG是通过基于电力电子技术的逆变器接入配电网，因此不可避免的带来大量谐波。虽然DG的引入会造成电压闪变和大量谐波，但另一方面，DG也存在改善电能质量的潜力，当电网关联负载较大时，DG可以快速投入使用，使系统尽可能的减少故障，从而保证了电能质量。此外，电力电子技术正迅速发展，使得复用自身的电力电子转换器成为可能，利用现有的电力电子设备吸收或释放有功、无功，从而改善了系统的电能质量，减少了系统的额外投资。
（四）对继电保护的影响
DG引入配电网后，配电网成为一个多电源系统，网络将不再是纯粹的单电源、辐射状供电网络。若线路发生故障，短路电流的大小、流向以及重合闸的动作行为都会受到DG的影响，使得现有保护的判断依据不能对系统运行现状做出正确的判断，可能出现拒动、误动、重合闸不成功、失去保护的选择性、降低保护的灵敏度等。若将DG引入现有的配电网络中，需要对现有的保护方法和整定原则进行较大范围的调整和修改，这部分内容的研究将是一个全新的研究方向。
结论：随着传统能源的缺乏和对环境保护的重视，DG越来越受到人们的重视。采用DG，可以充分利用丰富的清洁能源，对我国的可持续发展将是一个极大的促进，它不但可以弥补传统集中式供电在安全稳定性方面的不足，提供电网的可靠性，还可以减少投资费用，惠及用户。无论是作为城市供电的补充，还是解决边远地区的用电问题，DG都具有巨大的潜在市场。分布式发电技术在我国有着广泛的发展空间，但大量DG的接入必将给电网带来巨大的影响，因此必须分析和研究这些影响，从而制定相应的控制措施，为更好地发挥DG的优势提供指导。
作者单位：江苏省泰州供电公司
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