新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响

蔺雷鸣

摘要：近年来,随着我国社会经济发展水平的不断提升以及可持续发展理念的日渐推进，能源和电力供应过程中的质量保证和安全保证是我国能源部门不可忽视的工作重点。但目前我国环境污染问题严重，资源紧缺、资源浪费的现象也普遍生，大电网由于自身的发展劣势无法完全满足对安全性和产品质量的需求。所以分布式发电和新能源发电的出现适时地填补了这一不足。本文对新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响进行分析。

关键词：新能源发电；分布式发电；电力系统；影响

一、新能源分布式光伏发电的优势分析

        （一）新能源分布式光伏发电的概述

        新能源分布式光伏发电是一种高效、清洁、因地制宜的新型可再生能源，不仅能加强太阳能的利用，而且还能降低石油资源能耗，尤其是在电力长途运输和升压中能有效的避免能耗问题。相较于传统发电方式，其发挥优势与前景更为广阔。这主要是因为我国作为能耗大国，以往的能源生产与消耗方式都难以满足实际需要，尤其是传统能源结构带来的环境污染问题较为突出，需要切实注重新能源产业的发展，满足节能环保性社会的需求，才能更好地促进当前环境污染问题的解决。采取分布式光伏发电，能直接给用户供电，且其装机的规模较小，具有较强的随机性、周期性和波动性，加上光伏发电的功率较短，变化较为剧烈，容易形成谐波和三相电路不平衡的问题，在耐流和受压方面的能力较差，经常发生脱网的情况，所以新能源分布式光伏发电具有较大的发展前景和空间，同时存在的一系列问题需要引起我们的重视[1]。

        （二）新能源发电的优势

        现阶段，新能源在发电领域得到了广泛的应用，比如风能发电、太阳能发电以及水能发电、地热能发电等等。所谓的新能源发电，主要是指利用这些新型能源进行发电工作。这样一来，既可以减轻对传统能源的依赖，同时也可以提升发电过程的环保效果。由于以往主要借助于煤、石油等传统能源进行发电，这些资源目前已面临供应紧张的问题，因而现阶段要注重风能、太阳能、潮汐能等的开发与利用。通过借助新能源进行发电工作，可以使可再生资源得到重复利用，并且有利于资源的优化与配置。此外，新能源发电过程不会产生二氧化碳、二氧化硫等气体，有利于提升发电工作的环保效果。但是，目前新能源发电的效率以及供电稳定性尚未得到有效提升，这也是下一阶段研究的重点。

二、分布式发电对电力系统的影响分析

        （一）分布式发电对电力系统电压的影响

        在分布式发电模式中,电源主要是接入配电网,而在其接入之后,配电系统的电源结构也会由之前的放射状结构向多电源结构转变,相应的潮流大小与方向也会随之改变,进而也促使配电网的稳态电压发生改变,最终导致之前的调压方案无法满足分布式电源接入后的配电网电压需求。此时为更好地避免对用户端所造成的影响也就需要对分布式电源接入对电力系统电压的影响进行重新评估。对这种影响进行量化分析的主要手段就是潮流计算,但由于传统的潮流计算并没有考虑到分布式发电的影响,因此也就失去了价值。基于这一情况,当前特对异步发电机及无磁调节能力的同步电机与燃料电池等几种较为典型的分布式电源进行建模,并提出了一套全新的给予灵敏度补偿的配电网潮流计算方法,该方法对于多电源配电系统完全适用。研究表明,分布式发电的接入会直接影响到配电网馈线上的电压分布,具体影响程度与所接入电源的接入位置、容量大小有直接关系[2]。

        （二）分布式发电对电能质量的影响

        分布式发电过程中主要用到电力电子技术，在进行分布式发电项目的建设工作时，会用到大量的电力电子转换器。因而，分布式发电将导致非线性负载数量的急剧增加，并网过程中将造成电网系统出现电压、电流畸形问题，进而造成电网工程谐波污染问题。总体来说，分布式发电对于电能质量的影响主要体现在电压的善变和谐波的引入这两个方面。

        （三）分布式发电对继电保护的影响

        绝大多数的配电系统均属于一种放射状结构,之所以采取这种结构其目的也是为了能够维持运行的简单性及过电保护的经济性。当分布式电源接入后,系统原本的放射状网络也逐渐转变为全系的遍布电源和用户互联的网络,此时潮流也不再如之前一样单向的从变电站母线流向各负荷,进而也对系统的继电保护产生较大影响。首先,分布式电源在运行时可能会造成继电保护失效,其主要也是由于分布式电源所产生的故障电流引发经过馈线继电器的电流减小所致。其次,分布式电源接入后可能会造成继电保护发生误操作,相邻的馈线故障可能引发之前不存在故障的馈线发生跳闸。

        （四）分布式发电对配电网损耗问题的影响

        电网工程中配电网的损耗问题主要受到潮流方面的影响，在将分布式电源接入到配电网时，势必导致电力系统的负荷发生一定程度的变化。接入前配电网的潮流是单向流动的，接入之后潮流将变为双向流动。现阶段，根据国外对于分布式电源接入方面的调查和研究显示，配电网的损耗将会随着分布式电源的接入而降低。当有同步发电机接入到电力系统时，电力系统将会出现有功功率以及无功功率的共同输入现象。这样一来，电力系统的耗损问题将会得到缓解，同时还能对电网电压起到一定的支撑作用。当有异步感应式发电机接入到配电网时，会出现有功功率输入电力系统的情况，那么无功功率将会受到电力系统的吸收，这种现象将导致电力系统的功率因数减小。此外，通过对潮流的计算发现，将异步感应式发电机接入到电力系统，能够使电力系统的损耗减少[3]。

(五)再生能源发电对电网运行的影响

国家发改委公布的《可再生能源中长期发展规划》提出，到2020年，全国水电装机容量将达到3亿kW（其中小水电7500万kW），生物质能发电装机3000万kW。风电装机3000万kW，太阳能发电装机180万kW。可以看出，随着可再生能源发电容量在电力系统中所占比例的增加，其对电力系统的影响就会越来越显著。1）并网过程对电网的冲击部分可再生能源发电机组由于容量小，常常采用异步发电机。由于没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压。因此并网时必然伴随一个过渡过程，会出现5—6倍额定电流的冲击电流。对小容量的电网而言，大量异步电机同时并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌.从而影响接在同一电网上的其它电器设备的正常运行.甚至会影响到整个电网的稳定与安全。2）对系统稳定性的影响大型电网一般具有足够的备用容量和调节能力。风电进入一般不必考虑频率稳定性问题，但是对于孤立运行的小型电网.风电带来的频率偏移和稳定性问题不容忽视。若大型风电场多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降：当风速超过切出值，风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的大量停运会造成损失大量的机端电容补偿。从而会导致电网电压韵突降，而电网电压突降必然会导致系统电压稳定性水平的降低。

三、新能源发电与分布式发电及其对电力系统影响的应对措施

        （一）协调控制储能与新能源

        由于新能源并网后对电力系统电能质量产生了一定的影响，因此，为提高电能质量，有关部门与人员需要协调控制储能与新能源。主要从以下方面来进行：第一，加强对储能与大面积新能源发电整合、并网的管理与控制，在一些特殊的环节，需要做好相应的协调控制工作，积极在相关领域分散控制管理模式的推广，保障新能源能够发挥其应有的作用，实现电力网络的多元化。第二，加大在专业储能技术方面的投入，主要从加强新能源电网的管理着手，比如，积极推广与应用新能源发电装置，优化相关的发电装置，升级风电与光电的爬坡率，避免新能源并网中相关的限制。

        （二）提高分布式能源并网水平

        每个分布式发电系统中电站都是独立的，且相互不产生干扰，通过有效发挥分布式发电实效性的方式，可大幅度降低停电问题出现的几率，促使居民用电的稳定性和安全性有效提升。同时，城市化建设脚步的不断加快，导致各类能源消耗问题逐渐突显出来，只有加大新能源的研究力度才可以确保各环节建设工作的有效开展。分布式发电的出现和发展使得传统集中式供电模式发生了改变，通过对水能和风能等能源的有效应用，实现了大幅度降低自然资源开采和消耗量的目的，缓解了我国资源紧缺的现状，促使能源的利用率得到了大幅度提升。分布式发电促使电力传输过程中的损耗降低，电力的利用率大幅度提升，同时，无需再通过建设配电站的方式实现供电，不仅节约了建设以及人力等的投入成本，对确保供电安全，减少电力传输对自然环境造成的不良影响也具有积极意义。

        （三）解决谐波的影响

        谐波出现是因为电子设备而导致，无论是风力发电机本身存在问题还是并联补偿电容器与线路出现了问题，都是能够避免的。因此，在风力发电厂中，必须要避免单独升高或者是降低风速的情况，对于风电机要避免进行集中连接，以免局部的谐波电压增加。可以采用不同的风机混合装置，然后对电力系统装配合理的谐波过滤装置，避免电网中的谐波影响，同时在产生谐波时适当地应用动态及静止无功补偿装置。

        （四）无功电压控制

        在新能源并网电力系统无功电压的控制上，需要从以下方面来进行：第一，无功电压的管理与控制与功率计算之间存在着紧密联系，相关人员需要结合二者之间的关系，采用相关的无功设施内部响应机制，发挥静态与大容量调换设施的作用，将间歇性新能源场中的无功电压加以科学管理，必要情况下，可以应用小幅波动的动态装置，提升新能源并网电力系统运行的稳定性与可靠性。第二，将新能源场站群管理与无功电压管理相结合，提高新能源并网电力系统的电能质量。

四、结论

        综上所述，在新时期的发展进程中，新能源的开发与利用已然是大势所趋。尽管我国对于新能源的开发与利用相对一些西方国家而言仍有不小的差距，但是伴随着我国不断地深入研究与发展，相信在将来，新能源分布式发电系统能在我国得到更好的发展与利用，为我国能源方面利用打开新的篇章。

参考文献

        [1]苑佳卉新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响[J]城市建设理论研究(电子版),2019(09):2

        [2]樊烜尚,何欣洁浅析分布式发电对电力系统的影响[J]电子制作,2019(22):87-88+86

        [3]曹钰新能源发电在电力系统中的应用[J]电子技术与软件工程,2019(21):227-228