新能源发电和分布式发电对电力系统的影响分析

黄世洪

摘要:新能源发电技术以及分布式发电作为是能源部门能源生产的两种主要形式,两者的优势和劣势以及对能源系统的影响都是不同的｡本篇文章将研究这两种新的发电模式,研究其发电的基本原理,探讨对电力供应的不同影响｡

关键词:新能源发电;分布式发电;电力系统;

1新能源发电概述

新能源主要指传统能源以外的各种新型能源,而新能源发电是指利用新能源发电的技术,其可以使电力发电过程不再只依靠煤炭､石油等传统能源｡

1.1新能源发电的优缺点

新能源发电的优点如下:(1)环保可再生｡新能源发电不会对环境造成污染,且新能源属于可再生能源,进行合理运用可解决资源短缺问题｡(2)分布范围广｡新能源类型较多,整体分布范围较广,可根据不同地区的实际情况选择相应的新能源｡(3)储备量大｡相比石油､煤炭等传统能源,新能源的储备量较大,无须担心资源短缺问题,且合理利用新能源可提高发电水平｡新能源发电也存在一些缺点,如能源产量不稳定､能源密度低等｡而且我国对新能源没有进行大规模开采利用,地区之间差异较大,使得新能源发电也存在一定难度｡

1.2新能源发电的类型

1.2.1太阳能光伏发电

太阳能光伏发电可以利用太阳能电池在光照条件下产生的光生伏特效应,将太阳能转化为电能｡在太阳能光伏发电中,太阳能电池是核心器件,会影响发电的整体质量｡太阳能电池的具体原理如下:(1)选择P和N导电类型的同质半导体材料作为太阳能电池的构成材料,在光照下,太阳能电池的P区､N区和空间电荷区会吸收光子,产生电子-空穴对;(2)在静电场作用下,电极性相反的光生载流子被分开,产生光生电动势;(3)在太阳能电池两端分别接上负载,光生电流会流过负载,输出电功率,获得电能｡

1.2.2风力发电

风力发电所需装置包括风轮､发电机､铁塔｡其中,风轮是核心部件｡在风力作用下,风轮叶片会转动,可以借助增速机提高风轮叶片旋转速度,将风的动能转为电能,实现风力发电｡风力发电不涉及资源消耗,不会对环境造成污染｡在草原､高原､沿海岛屿等地区可以采取风力发电方式,不仅建设成本低,还可取得较好的发电效果,提高电力供应质量与稳定性｡但风力发电较其他分布式发电的整体维护工作难度更大｡

1.2.3微型燃气轮机发电

微型燃气轮机发电所需装置包括微型燃气轮机､由燃气轮直接驱动的内置式高速逆变发电机和数字电力控制器等｡其中,微型燃气轮机是核心设备,其由回热器､燃烧室等结构组成｡微型燃气轮机发电所需燃料为天然气､汽油､柴油等｡可以借助回热式循环发电,发电效率高达30%｡将该分布式发电装置接入电网,可以利用电网的特点,进一步提高发电效率,最高发电效率可达75%｡微型燃气轮机发电设备可靠性高､成本和后续维护费用较低,在运行过程中不会产生较高能耗､对环境影响较小,整体应用效果较好｡

1.2.4生物质能发电

生物质能发电主要分为直燃发电､气化发电和沼气发电｡其中,沼气发电的沼气是由畜禽粪污和工业废水等有机质在厌氧条件下,经微生物的发酵作用所产生的混合气体,主要以甲烷､二氧化碳为主｡沼气进入燃气轮机,可以带动发电机发电｡生物质能发电具有可再生､低污染等优势,且生物质能分布广泛,能满足可持续发展目标,解决能源短缺问题｡近年来,随着生物质能发电得到重视和不断发展,生物质能并网量日益增多｡

2新能源发电模式对电力系统的影响

其一,当将大规模的新能源发电基地连接到总电网前,需要新能源的电力确保支持电力系统安全运行,并具有良好的控制性能｡然而现阶段我国的新能源发展现状是,新能源的发展起步较晚,发展不全面,电力入网应对能力不足,容易导致电网失控,对电网的正常运行是不利的｡

其二,系统的稳定性可能会受较大影响｡新能源发电模式可以细分为多种发电原理,需要的发电能源是不同的,例如潮汐能､风能等,其发电站点分布存在巨大的区域差异,受自然环境的影响较为敏感,因此使用新能源发电不是有效保障电网稳定性的良好选择｡例如,当太阳能用于发电时,受气候因素有效较大,雨雪天气发电效率会显着下降,无法满足用户的需要｡而适用风能发电同样如此,极端恶略天气还会造成发电设备的损坏｡还有用水能,地热能发电的方式,受区域差异的影响严重,如沿海地区水能丰富,但我国内陆地区就不适用水力发电｡

3分布式发电概述

分布式发电是指电力系统以小规模､分散式方式布置在用户附近,且各电力系统可独立输出电能的发电技术｡分布式发电的应用优势主要包括以下内容｡(1)分布式发电系统中含有多个发电站,每个发电站都具备一定的独立性,可对电力系统的运行状况进行自行调控｡相比传统发电系统,分布式发电系统不会在运行时发生大规模停电问题,整体运行更具稳定性､安全性､持续性,可以保证电力供应质量｡(2)大型电网运行过程中易受多方因素影响,造成运行不稳定及相关安全问题｡应用分布式发电可弥补该缺陷,在突发事故发生后也可继续供电｡(3)在山区､农村等发展水平偏低的地区可使用分布式发电,不仅成本较低,还不会对环境造成污染,可保护自然环境｡(4)分布式发电对输电设施要求较低,输电过程中不会产生较高电耗,且电损耗程度较小,同时也无须建设配电站,整体成本较低｡(5)分布式发电系统可就地安装,且整体设计具有模块化特点,不仅有利于热电联供,还便于施工建设及后续的维护检修｡

4分布式发电对电力系统的影响

4.1对系统电压的影响

在电力系统中接入分布式发电,配电系统会由原来的放射状结构变为多电源结构,潮流等也会产生变化,进而使得配电网稳态电压发生变化｡为保证配电网电压稳定,需要分析分布式发电对电压的影响,进行相应评估以采取有效措施,确保分布式发电并网后,也能为用户正常稳定地供电｡研究人员对无励磁调节能力的异步发电机､燃料电池等建模,然后运用配电网潮流计算法等计算了潮流｡根据研究结果,配电网馈线上地电压分布会受分布式发电的影响,影响的大小与分布式发电的容量､接入位置等有关｡例如,在同一节点上集中渗透率相同的分布式发电装置时,其对电压产生的支持作用明显小于将分布式发电装置布置在数个节点上产生的支持作用｡

4.2对电能质量的影响

在电力系统中应用分布式发电时,大量电子转换器会受到压力,非线性负载数量增多,电流､电压参数会出现异常波动,使得电网运行稳定性下降｡分布式发电对电能质量的影响通常表现为谐波污染､电压闪变等｡但合理应用分布式发电也可改善电能质量｡例如,在电网关联负载较大时,将分布式发电接入电网,可降低电力系统故障问题的发生率,从而稳定电网运行､保证电能质量｡

4.3对配电网损耗的影响

配电网损耗与电力系统潮流有密切关系,分布式发电装置接入电力系统后,配电网系统负荷会产生一定变化,配电网潮流流动方向也会由单向变为双向｡根据调查和文献资料,运用分布式发电可在一定程度上减少配电网损耗｡分布式发电装置接入后,如果应用的是同步发电机,可将有功功率与无功功率一同输入电力系统,在降低系统损耗的同时,对电网电压起支撑作用;如果应用的是异步发电机,可将有功功率输入电力系统,而无功功率被电力系统吸收,可以降低电网的功率因数｡

5结束语

基于国家绿色可持续发展的口号,能源领域也作出了相应的转变｡分布式发电与新能源发电模式各有利弊,需要将二者有机结合,优势互补｡避免单一发电模式,丰富能源获取方式,提高电网的稳定性,满足人们生产生活的需要｡

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