苏萌

摘要：当今社会对电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，分布式发电技术是今后的发展方向。本文集中阐述、比较了几种主要的分布式发电技术的特点，分析了其对电力系统各方面的影响和作用以及今后的应用展望。

Abstract： In today's society， the quality， safety and reliability requirements of power supply are getting higher and higher， and distributed power generation technology is the future development direction. This paper focuses on the characteristics of several major distributed power generation technologies， and analyzes their impact on various aspects of power systems and their future application prospects.

关键词：分布式发电;电力系统;综述

Key words： distributed power generation;power system;review

中图分类号：TM61                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）27-0227-02

0  引言

2018年3月巴西大停电、2019年3月委内瑞拉大停电、2019年6月乌拉圭大停电是近年来世界上大电网出现的主要问题。单一的网架模式是事故发生的重要原因，传统的发电-输电-变电-配电模式看似成熟，但实际上十分脆弱。这是因为网架的单链条以及环形模式往往互相影响，某一点的故障如不能及时修复就有可能导致整个电网的崩溃，因此，如何加强网架的风险抵御能力，提升网架的安全可靠性是近年来电力行业的主要探索方向。分布式发电有别于传统意义上的发电模式，电能不需要长远距离的运输，即就地发电，即刻使用，随时控制，随时使用，具有节约网架基建投资，减少土地走廊、空间占用，减少环境噪音、电磁辐射等优点，是电力行业的重点推动专业方向。

1  分布式发电特点

分布式发电技术有别于传统电网的最大不同是是发输配三者在物理空间上高度压缩，其主要技术特点如下[1]：①一般建设在用户附近，输送通道较短，且输送方式灵活;②具备接入现有网架的技术基础，通过一定的技术手段可以反接入电网;③利用新能源发电较多，送侧成本较低;④电能质量难以保证，电压波形十分不稳定。

2  分布式发电技术概况

在美国，在西部较为广阔的自然需求端，分布式发电技术获得了用户的集体青睐，容量为1kW到10MW分布式电源发电和储能单元得到了广泛应用。在荷兰、英国等欧洲国家，分布式发电政策都已通过了立法，并提出了结合各自国家实际情况的具体措施，如热电联合等[2]。

在我国，风力发电、太阳能光伏电池、中小水电等都得到了广泛而契合实际的应用，主要集中在广大经济欠发达的农村地区来说，特别是农牧地区和偏远山区，针对性解决了建设集中式供配电网所需要的资金和时间问题。

分布式发电技术分类及经济比较如表1[3]。

目前，应用较为广泛的分布式发电技术主要有以下几种：

2.1 光伏发电技术  光伏发电技术即是将太阳能直接转换成为电能直接利用，光伏发电具有能源获取成本低、技术相对成熟等优点，目前在我国中西部得到了广泛推广，缺点是建设成本相对非常高，后期污染问题突出。

2.2 风力发电技术  风力发电技术即是将风能直接转换为电能直接利用，风力发电和光伏发电一样，能源获取成本较低，技术相对较为成熟，在我国西部和东部沿海地区应用已十分成熟，受到了当地政府和群众的大力支持。但风力發电的缺点也较为突出，受限于风力的不稳定性，风力发电谐波问题较为严重，电能质量提升是严峻挑战。

2.3 燃料电池  燃料电池主要是通过电化学反应而产生电能的技术，燃料电池在交通行业目前得到了大规模推广应用，燃料电池的优点主要是其使用位置和使用方式的灵活多变，可以加工成为各种形状，不受空间因素的影响。但从目前来看，燃料电池的容量是制约其在工业生产领域广泛应用的主要因素，电池容量与生产工艺和成本直接相关，从投资有效性角度分析，燃料电池更适用于特定行业。

2.4 微型燃气轮机  微型燃气轮机是指功率较低的小型燃气轮机，目前主要集中在边远山区即交通不便、能源匮乏的地区，投资费用较低，但应用范围有限。（表2）

3  分布式发电对常规网架的影响

3.1 对网架电压的影响  分布式发电一旦接入常规网架，其首先会对系统电压产生冲击影响，勿论冲击的大小，网架所接受到电压波动必将传递，随着接入分布式发电源的数量增加，电压所受到的影响会更为加剧。传统网架的稳压模式和措施往往针对于短时间的操作过电压或者自然界的雷电过电压[4]，对于从配网端逐一接入的分布式发电源对策较少，相对并不完善，容易为其他用户带来影响，进而导致整个网架的电压波动。具体来说，分布式发电接入对网架电压的影响主要有：①接入分布式发电会对接入回路产生直接影响，即对线路的电压分布产生直接影响，接入数量越多，容量即越大，产生的影响越难以消除;②在网架节点上接入分布式发电，对整个节点关联的用户均会产生影响，且节点分布范围影响难以估算;③一般情况下，法拉第效应会导致受端电压的抬升，这就为分布式发电接入点的选择提出了技术要求。

3.2 对电能质量的影响  如前文所述，分布式发电有别于传统网架利用煤气、水利发电，往往利用新能源如太阳能、风能、化学能等发电，这就涉及到大量的整流逆变技术，极易产生难以消除的谐波，对电能质量影响极为恶劣，进而影响到用户的实际使用效果。具体来讲，分布式发电对电能质量的影响主要有：①电压的跳变。分布式发电源的接入、退出、发电装置的波动等，都会对电压产生影响，电压的跳变是电能质量下降的主要因素。②谐波污染。整流逆变技术的应用需使用大量的电力电子设备，这是谐波的主要发生源，谐波对于电网的保护系统以及用户的各类电器设备均会产生不良影响，这也是当前分布式发电难以大规模接入到常规网架的主要原因。③改善措施不明确。分布式发电技术发展已有多年，但是针对电能质量改善仍未有突破性进展，当前常规网架已经建设完毕，无论是规模还是体量，均是分布式发电难以匹拟的，常规电网不可能为其接入进行根本性的技术变革。

3.3 对继电保护的影响  大多数配电系统结构呈放射状，采用这种结构的主要目的是为了运行的简单性和过电流保护的经济性，当配电网中接入了分布式电源之后，放射状网络将变成遍布电源和用户互联的网络，潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷，因此，分布式发电将对配电网原有的继电保护产生较大的影响[5]：①DG运行时可能会引起继电保护的失效。DG产生的故障电流可能会减小流过馈线继电器的电流，从而使继电保护失效。②DG接入配电网后可能会使继电保护误动作。相邻馈线的故障有可能会使原本没有故障的馈线跳闸。③改变了配电网的故障水平。故障水平提高还是降低取决于运行的分布式电源数量和种类，故障水平的提高要求开关设备的升级，故障水平的降低可能会给过电流保护带来问题。因此，若某配电区域的分布式电源容量很大，而使故障电流产生大幅度的变化，则必须提高其断路器的容量和升级保护装置。

3.4 对电力市场的影响

在国家电改的大趋势下，分布式发电的兴起为电力市场的发展提供了更为广阔的机会和平台，为各级用户提供了更多的选择和模式[6]，如电力供应商的选择更为激烈，用户可以选择性价比更高的供应商;分布式发电虽然质量难以保证，但是在特殊行业特殊时间，用户对电能质量的要求可能更低，这就为分布式发电的应用提供了平台;用户可以直接自己发电或者储存电能，摆脱常规电网的各种限制。

目前，国内两大电网公司的电力改革重心主要集中在售电端的开发，即建立完善各自的电力售卖平台，这为分布式发电提供了竞争的机会和发展的空间。但是，我们也应该看到，当前模式下，分布式发电无论是规模还是质量上都还不具备独立成网的基础，依附于常规网架或者作为网架的应急补充是分布式发电当前扮演的主要角色。随着电力改革进入深入区，市场、用户均需要分布式发电能够承担更为重要的责任，这不仅是技术层面，也是管理层面、决策层面等多个路线的综合考虑。只有顺应市场，把握电力改革的红利，分布式发电才能创造出更为广泛的机会，才能真正赢得和常规网架公平竞争的机会。

4  结束语

本文介绍了分布式发电的有关概念、国内外发展状况、相关技术以及对电力系统的影响。可以看出，在未来，分布式发电将拥有越来越大的市场份额，并将与现有的电力系统结合形成一个高效、灵活的电力系统，提高整个社会的能源利用效率，提高整个供电系统的安全性、稳定性和可靠性。然而，它在电网中的接入也会对电力系统稳定性、电力系统控制和继电保护造成负面影响。这就需要我们进一步加强对分布式发电技术的研究，使之能早日在电力系统中发挥巨大稳定的作用。

参考文献：

[1]吴靖，江昊.分布式发电系统的应用及前景[J].农村电气化，2003（7）：19-20.

[2]杨素萍，赵永亮，栾凤奎，于静冉.分布式发电技术及其在国外的发展状况[J].电力需求侧管理，2006，8（2）：157-160.

[3]张志坚，王建东，马进，王新平.分布式发电及其關键技术[J].山西电力，2007（2）：57-64.

[4]梁振锋，杨晓萍，张娉.分布式发电技术及其在中国的发展[J].西北水电，2006（1）：51-53.

[5]莫颖涛.影响我国分布式发电发展的关键因素[J].电网技术，2008，32：176-178.

[6]钱科军，袁越.分布式发电技术及其对电力系统的影响[J].继电器，2007，35：25-29.