分布式电源及其并网时对电网的影响_韦钢

分布式电源及其并网时对电网的影响*韦 钢1,吴伟力1,2,胡丹云1,2,李智华2(1.上海电力学院,上海200090;2.上海大学自动化系,上海200072)摘 要:为研究分布式电源(DG)及其并网的影响,简要介绍了分布式电源的概念、分类及特点,并从配电网规划、电能质量、网络损耗、系统保护、电网可靠性、短路容量、实时调度、电力市场、发电机组无功出力及并网变压器等方面分析讨论了并网分布式电源对电力系统的影响。

分析表明:妥善解决好并网影响将有利于DG的更大发展,DG 不仅可作为传统供电模式的一种重要补充,还将在能源综合利用上占有十分重要的地位,将成为未来能源领域的一个重要发展方向。

关键词:分布式电源;电力系统;供电模式;并网运行;影响中图分类号:T M711文献标识码:A文章编号:1003 6520(2007)01 0036 05Distributed Generation and Effects of Its Parallel Operation on Power SystemWEI Gang1,WU Weili1,2,H U Dany un1,2,LI Zhihua2(1.Shanghai University of Electric Pow er;Shanghai200090,China; 2.Automation Departm ent ofShanghai University,Shang hai200072,China)Abstract:In recent y ears,many pr oblems caused by tr aditional cent ralized pow er supply mo del should be so lved con stantly,and these factor s,such as public env iro nmental po licy super vision and ex pansio n o f electricity market etc., make people concern it w ell.T he w or ld pow er industr y emer ged t rend fro m tr aditional centralized ver tical supply model to the combinatio n o f centr alized and scattered supply model since late1980s.With the continuous dev elo p ment of the pow er technolog y,distr ibuted g ener ation(DG)has inco rporat ed into po wer system increasingly,con stantly impro ved the traditional supply model,and g radua lly become a major supplement of traditional centr alized po wer supply mode.Because DG has a lot o f merits,fo r ex ample,saving ener gy,envir onmenta l prot ection,saving investment,electr ical secur ity,meeting t he diver se needs o f users,pio neer ing new w ays to use reproducible ener gy et c..T he joint o per ation of DG with pow er gr id bring s tr emendous v ariat ion in contro l and operatio n fo r modern po wer sy st em,and it bring s the innov atio n of po wer system in concept,and comes int o being a new special technolog y.T herefo re it has significant in theor etical and practice v alue t o study o n DG and the effects of it s parallel operation on po wer system.T his paper br iefly intr oduces concept,classificat ion and char acteristics of DG,analyzes the gr id-co nnected DG's effects on pow er system fr om distr ibution pow er netw or k planning,pow er qua lit y,netw o rk losses,system pro tect ion,r eliabilit y,shor t circuit ca pacity,real time dispatching,electric market,reactiv e po wer output of g ener ator s and gr id-connected tr ansfo rmer.T he development of DG co uld be much better if co uld take pr oper methods on the adver se effects of DG's parallel operation on po wer system.Key words:distr ibuted generat ion(DG);po wer system;pow er supply model;pa rallel o per atio n;effect0 引 言电力工业长期以来一直采用集中纵向供电的电力生产模式,然而近年许多因素促使其需不断解决传统模式所产生的问题,这些因素包括[1 3]:①环境保护的压力;为了对付酸雨、全球变暖、土地资源紧缺,新建大容量的电厂和输电线路越来越困难;②数字化革命对其提出了新的可靠性和电能质量要求;③全球竞争加剧要求高质量和低成本的电力产品和服务;④经济高速发展使供电和输电容量相对短缺,供电型式相对单一。

电力技术随着社会的发展按一定梯度向时空扩散,其过程是随时间呈S形曲线发展的,经历开始期、快速期、加速期、转变期和饱和期5个过程(见图1)[3,4],当传统供电模式不能解决的问题开始堆积时,应更多地考虑周边环境、生态影响、用户对电能更多需要和更高的要求。

理论上用分布式电源(DG)分散供电与大电网集中供电相结合的供电模式,是综合利用现有资源的理想方式,可部分或全部缓解传统供电模式产生的问题。

故20世纪80年代末开始出现了一个由传统供电模式向集中、分散相结合供电模式过渡的趋势[5],新型高效绿色的小型独立电源发电所占比例越来越大。

随着电力技术的不断发展,公共环境政策的督促和电力市场的扩大等因素的共同作用使分布式电源成为未来重要的能源选择。

近几年我国电力负荷急骤增加36 第33卷第1期2007年 1月高 电 压 技 术H igh Voltage EngineeringVol.33No.1Jan. 2007*上海市重点学科项目资助(P1301)图1 可能的模式转变示意图Fig.1 Change schematic of possible model使电力供需形势严峻,很多电厂储煤量不足以致不得不采用停产避峰甚至拉闸限电加以应对,经济损失很大。

要从根本上解决当前的电力紧缺问题,在大力扩充电力装机容量、加强输配电网建设的同时,还可考虑大力发展分布式电源以优化整体供电模式[5]。

我国偏远地区地理条件较复杂、经济相对落后、地区负荷小而分散,要建设具有一定规模、强大的集中式供配电网络需巨额投资和很长时间周期,电力能源供应问题已严重制约了其经济发展和生活质量的提高。

这些地区蕴含丰富的可再生能源(风能、水能、太阳能等),具有发展分布式电源的客观条件,因此可考虑源采用分布式电源与集中网络相结合的供电方式解决地方用电困难。

分布式电源的供电模式是当前国内外研究、开发的热点,主要有电源技术、并网和控制技术、经济运行和维护技术等。

本文简要介绍了分布式电源的概念、分类及特点并从多方面分析其并网对大电网的影响。

1 分布式电源1.1 分布式电源的概念和分类DG[1,2,6]由美国1978年在公共事业管理政策法中公布并正式推广,其定义为:①与传统供电模式完全不同的新型供电系统,为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行,以分散方式布置在用户附近、发电功率为数kW~50M W的小型模块式、与环境兼容的独立电源;②任何安装在用户附近的发电设施,不论其规模大小和一次能源的类型(包括DG、热电联产、冷热电联产以及各种蓄能技术等)。

DG主要分类形式[7]:①是否与电网联结;独立DG指大电网不能覆盖的边远地区,利用风力、柴油机发电等形式给用户提供电能;联网DG包括用户自备电源、热电联产(CH P)、热电冷三联产(CCH P)等。

②发电一次能源分常规和可再生能源;前者包括化石燃料如油汽等;后者包括风能、太阳能、水能、潮汐能等。

③产品构成角度;可分为供电、CH P和CCH P方式;与简单供电系统相比,CCH P系统可在大幅提高系统能源利用率的同时降低环境污染,是目前分布式电源发展的主要方向之一。

1.2 分布式电源的特点位置和容量合理的DG有利于减少新的输电走廊,提高电力系统的供电可靠性,解决边远地区的小负荷用电等问题,在节能、环保、投资、电力安全、满足用户多样化需求及开辟利用可再生能源新方式等方面发挥较大作用。

DG与远离负荷中心依靠远距离输配的传统电源相比特点如下[5,6,8]:①节能效果好;传统供电模式下能量形式相对单一,DG可以不是单纯发电的小火电、小机组,而是通过不同循环的有机融合及能源的综合梯级利用,同时提供热、冷、电多种能源的发电模式,克服了冷、热能无法远距离传输的困难,能源利用率>80%,超过常规燃煤火电机组一倍,而使用风力、水力、潮汐、地热等天然可再生资源的DG则不必考虑能源的枯竭。