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分布式发电及其在电力系统应用
 
慧聪网   2005年9月22日14时33分   信息来源:杭州中恒电气有限公司    

     摘 要:介绍了分布式发电的概念,论述了分布式发电相对于传统集中式发电的显著优势,研究了分布式发电给电力系统运行与控制带来的变化和挑战,提出了相应的对策,并分析了分布式发电在电力系统的广阔应用前景。
关键词: 分布式发电,配电网,电力系统运行与控制,继电保护,电力市场,电压调节
 
 
1 引言

  随着负荷的快速增长以及电力市场的逐步推行,传统的集中式发电逐渐暴露出投资大、建设周期长、调节不灵活以及事故影响范围大等弊端。为了解决这类问题,分布式发电受到了广泛的重视[1]。
  分布式发电是将发电设备直接连接在负荷附近的发电形式[2],一般发电规模比较小。目前分布式发电的主要形式有风力发电、小燃气轮机发电,燃料电池发电以及太阳能电池发电等。与传统的集中式发电方式相比,分布式发电具有投资较少、发电方式灵活、环保性能好等优点。将分布式发电应用于传统的电力系统,既可以满足电力系统和用户的特定要求,又可以提高系统的灵活性、可靠性和经济性。
  对于分布式发电,国外起步较早,目前已经进行了一系列的研究和试验[3-5]。在国内,对分布式发电的研究起步较晚,目前主要是对具体的发电方式的研究比较多[6-7],对于分布式发电与传统电力系统之间的相互影响[8]以及相应的对策的研究比较少。
  本文首先阐述了分布式发电的概念,然后论述了分布式发电相对于传统集中式发电的显著优势,研究了分布式发电给电力系统运行与控制带来的变化和挑战,在此基础上提出了相应的对策,并分析了分布式发电在电力系统的应用前景。

2 分布式发电

2.1 发电方式概述
  发电方式的发展主要经历了由分布到集中,再到集中与分布相结合的三个阶段,目前正处在集中与分布相结合阶段的发展期。由于受到技术条件的限制,早期的电力系统均采用分布式发电方式,即在城市郊区建立许多服务当地的小容量发电厂,向附近负荷供电。20世纪处,随着负荷的增加和技术的进步,建立大型发电厂成为主流发电方式,而电力系统的自然垄断性质也促进了大容量机组的发展。集中发电的特点是大型化、巨型化,其中规模出效益的观点在20世纪70年代占了主导地位。到了20世纪中晚期,负荷的增长更加迅速,几次严重的大停电事故以及电力市场的逐步实行,使人们认识到灵活、可靠的发电方式的重要性,因此小容量、低成本、能够提供可靠、清洁能源的分布式发电受到了广泛的重视。
  现在的分布式发电是将发电设备直接连接在负荷附近,即配电网或者用户电表安装处的发电形式,一般发电规模比较小,多采用新型的发电技术。根据发电容量的规模大小,分布式发电可以分为以下4个层次:微型:5kW以下;小型:5kW至5MW;中型:5MW至50MW;大型:50MW至300MW。根据所采用发电技术的不同,分布式发电可以分为风力发电、小燃气轮机发电,燃料电池发电以及太阳能电池发电等。
  集中与分布相结合的发电方式可以充分发挥两种发电方式的优势。目前采用的主要形式是将投资省、发电方式灵活、与环境兼容的分布式发电与大电网联合运行,从而提高整个电力系统运行的灵活性、可靠性和安全性。

2.2 采用分布式发电的条件
分布式发电重新被采用的原因主要有以下几点:
  电力负荷的持续快速增长。随着经济的发展和人民生活水平的提高,电力负荷处在快速增长期,在一些地方甚至出现了比较大的电力缺口。然而集中式发电的投资大、建设周期长,无法满足电力负荷增长的要求。分布式发电投资少,见效快,对于短期内缓解电力负荷增长的压力具有重要意义。
  电力市场的逐步推行以及对供电可靠性、电能质量要求的提高和对电价的关注。无论是工业用户还是居民用户,都希望使用优质廉价的电能,电力市场的建立与发展,提供了广阔的电力零售市场,分布式发电凭借其就地服务、调节灵活、清洁环保等诸多优点,将会受到更多电力用户的选择。
  新技术的发展。随着新型发电技术和新型储能技术的发展,分布式发电的应用范围越来越广。科学技术的发展使得分布式发电装置的发电成本逐渐降低,目前有的分布式发电已经接近传统集中式发电的发电成本。
  环境保护问题日益受到关注。在发展与环保的协调中,目前环保问题受到了广泛的重视。我国的集中式发电的火电机组主要以煤炭作为主要能源,其能源使用率比较低,二氧化硫废气污染比较严重。而现在的分布式发电多采用高效、清洁、可再生资源,有效的解决了环保问题。

2.3 分布式发电的优点
与传统的集中式发电相比,分布式发电的优点十分明显,主要有以下几点:
  投资省、见效快、运行成本低、资本风险小。传统的集中式发电的资金投入通常在数十亿元,建设周期在5年至15年不等,由于规模大、远离负荷中心,因此运行成本相对较高、投资资本的风险比较大。而分布式发电规模小,因此一次投入少,很快可以投入运行,需要较小的人力物力进行维护、投资和金融的风险很小。
  发电方式灵活,可以提供较高的可靠性和电能质量。传统的集中式发电的结构复杂,并且由于系统互联,一旦发生大的事故,将影响到关大的用户。分布式发电在系统故障时自动与系统断开,提高了用户供电的可靠性;当用户侧故障时,主动与系统断开,减小了对其他用户的影响。并且分布式发电装置通常就地调整电压和电流波形,保证了较高的电能质量。
  环境污染少。传统煤炭燃料发电厂在燃烧过程中,会产生大量的二氧化氮、二氧化硫以及一氧化碳等对空气污染严重的气体,并且产生大量的废液和废渣污染。分布式发电多采用清洁的可再生资源,具有很低的污染排放量。并且由于分布式发电的电压等级比较低,产生的电磁场比较低,电磁污染比传统的集中式发电要小得多。

2.4 分布式发电的好处
  由于分布式发电的以上优点,分布式发电对于电力用户、电力公司、国家和社会都具有很大的好处,是一个三赢的格局。
  对于电力用户的好处:分布式发电有利于降低用户电价,提高电能质量和供电可靠性,同时满足用户多方面的要求,为用户提供更多的用电选择,保证优质服务,最终提高用户的生活质量和生活水平。
  对于电力公司的好处:分布式发电有利于电力公司减小投资、避免资金风险,同时扩展电力市场,提供更多的增值服务,形成新型的供电关系,促进整个电力行业的发展。
  对于国家和社会的好处:分布式发电有利于打破垄断,引入竞争,为其他行业进入电力市场打开方便之门,从而提高能源利用率,促进环境保护事业的发展,确保国家的安全和社会的稳定。

 
作者:艾 琳 
 
 
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