电气工程前沿报告

1、“电气工程前沿”课程综合设计报告报告成绩： 重庆邮电大学2015-2016学年2学期“电气工程前沿”课程综合设计报告分布式发电 姓 名： 班 级： 学 号： II摘要 分布式发电因投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点，目前普遍地与大电网联合运行，给现代电力系统运行于控制带来巨大的变化，大力发展分布式发电技术将是电力系统未来发展的必然趋势。因此，研究分布式发电具有重要的理论意义和重大的应用价值。本文简要介绍了分布式发电的概念及几种新型分布式发电技术，分析了分布式发电并网系统及分布式并网电力系统规则、电能质量、继电保护、可靠性等方面的影响，最后对DG技术的应用现状进行了分析。关键词：分布式发电

2、电力系统 配电网 并网 II目录摘要I一、分布式发电技术11.1 几种常见的分布式发电技术主要几种11.2 分布式发电的优点1二、分布式发电并网问题12.1 分布式发电并网系统22.2 DG并网对电力系统影响22.2.1 DG对电力系统规划、负荷预测的影响22.2.2 DG对潮流计算、系统电压的影响32.2.3 运行可靠性、电能质量的影响32.2.4 DG对馈线保护、继电保护的影响3三、心得体会及展望43.1 心得体会43.2 展望4四、参考文献5III一、分布式发电技术 DG是指某些靠近用户侧安装的中小型发电装置，它既是可独立于公共电网直接为少量用户提供电能，也可将其接入配电网络，与公共电网

3、一起共同为用户提供电能。1.1 几种常见的分布式发电技术主要几种 以燃气轮机、内燃机和微燃机（这些装置以天然气为常用燃料）等为基本核心的发电系统；燃料电池发电系统；太阳能光伏电池发电系统；风力发电系统；生物质能发电系统。另外，迅速发展的储能技术也将在分布式发电中起重要作用。目前，飞轮储能、高密度电容储能以及超导储能技术都已经去得了长足的进步。1.2 分布式发电的优点 分布式发电由于其在效率、能源多样化、环保、节能等多方面的优越性，再加上电力市场化的快速发展，是这种发电技术获得广泛的关注，并在某些方面获得较大的进展（燃气轮机、微燃机发电等），其应用范围也相当广泛，可用于医院、疗养院、学校等企事业

4、单位及住宅小区等。（1）环保性 分布式电源以天然气、轻油、可再生能源等清洁能源为材料，具有良好的环保性能。一般来说，与常规的燃煤火电机组相比，以天然气为燃料的分布式电源排放的SO和固体废弃料物几乎为零，CO排放减少50%以上，NO减少80%。另外，大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的征地面积和线路走廊，减少了线路下树木的砍伐，有利于环保。（2）可靠性 分布式电源采用性能先进的中小型、微型机组，开停机方便，操作简单，符合调节灵活，且各电站相互独立，便于用户自行控制，不会发生大规模的供电事故。（3）灵活性 分布式电源投资小、占地少，建设周期，有利于在较短时间内解决电力短缺问题。另外，分布

5、式电源能够同时提供热、电、冷三种能源，并且可以根据用户的特定要求，提供不同温度等级的热量和冷气。二、分布式发电并网问题 近年来，随着DG技术性能不断得到改善，成本进一步降低，DG在经济、运行以及环境性能上的技术优势逐步提高，使得其在电力系统中所占的比重逐步增长，DG与常规电力并网运行的优势越来越明显。DG的并网会产生两个方面的问题：意识并网系统本身的结构和性能；另一个就是DG并网后对电力系统的运行、控制、保护等各方面产生的影响。2.1 分布式发电并网系统 DG与电力系统之间存在以下4种关系: 是DG独立运行向附近用户供电的方式：是DG独立运行但DG一当地电网之间有自动转换装置；是DG与系统并联

6、运行但DG对当地电网无输出；是DG与系统并联运行且向当地电网输出电能。 DG的实际用途不同要求有不同复杂程度的并联系统，DG的并联系统包括两方面的含义：是DG与电网之间建立起物理联系的设备，即硬件。是DG与外界形成电器联系的手段。同时，依托于硬件的这些电气联系方式还可以实现DG单元的监视、控制、测量、保护以及调度等功能。 实际应用中每个DG的并网系统并不一定包含所有的组件，其具体选择受市场需求、技术特性以及相关规范将在一定程度上最终决定DG对电力市场的长期渗透能力。可以根据DG的特性和所要实现的功能把并网系统分为如下几种：逆变器型并网系统，如用于燃料电池、光伏系统和微透平机组等发出直流或高频交

7、流电的DG。2.2 DG并网对电力系统影响 随着DG应用日益广泛，它们在电力系统的渗透率也越来越高，DG与电力系统并网运行将使得配电系统从放射状无源网络变为分布有中小型电源的有源网络，配电系统的控制和管理将变得更加复杂，会有一系列的问题产生。2.2.1 DG对电力系统规划、负荷预测的影响 DG的加入，使得配电网规划中出现许多发电机节点，将导致系统的规划与过去相比有更大的不确定性。同时，也使得准确预测负荷的增长情况更加困难, 从而影响到后续规划。而合理的规划能够准确评估DG对所在电网的影响，从而给出DG的最优位置和规模，这样就可以达到减小配电网的线路损耗、提高系统可靠性、为供电消峰、减少输电阻塞

8、及延缓配电设备投资新建等目的。因此，为了充分发挥DG的效益，并减小和消除DG对配电网的影响，必须对DG进行合理的规划。 2.2.2 DG对潮流计算、系统电压的影响 分布式电源接入配电网后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，这使得系统的潮流大小和方向都发生了改变 1 。但传统的潮流计算方法由于没有考虑分布式发电的影响，因而计算的结果不再有效。潮流大小和方向的改变同时影响到配电网的稳态电压，使原有的调压方案不一定能满足接入分布式电源后的配电网电压要求。因此，随着DG在配电网中渗透率的不断增加，必须采用新的潮流计算方法来评估和分析分布式电源对电力系统电压的影响，以保证系统的稳定运行。2.2.3 运

9、行可靠性、电能质量的影响 DG的出现，改变了配电系统潮流的单项模式并使得潮流无法预测，这种非常规的潮流模式会产生多方面的影响：潮流的改变使得电压调整很难维持，还会导致配电网的电压调整设备，如有载调压变压器、开关电容器出现异常响应，而且如果从DG流向变电所的潮流足够大时DG附近的设备可能会过负荷，从而影响系统供电可靠性。 DG对电力系统的可靠性影响是多方面的，既有积极的一面，也有消极的一面。DG并网后还会对提供给其他客户的电能质量产生潜在的影响，这些电能质量问题可以概括为电压调整、电压闪变、电压不平衡、谐波畸变和直流注入几方面。2.2.4 DG对馈线保护、继电保护的影响 DG接入配电网后, 辐射

10、式的网络将变为多分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 2 。传统的保护系统是在假定配电网是在放射状的基础上设计的，随着DG在配电网的渗透，保护系统的设计基础就发生了改变。同时，馈线潮流的不确定性，也将会给电力系统继电保护装置和动作整定带来一定的难度。 在很多情况下DG接入配电网侧装有逆功率继电器，正常运行时不会向电网注入功率，但是当配电系统发生故障时，短路瞬间会有DG的电流注入电网，增加了配电网开关的短路电流水平，可能是配电网的开关短路电流超标。因此，大功率DG接入电网时，必须事先进行电网分析和计算，以确定DG对配电网短路电流水平的影响程度。三、心得体会及展望3.

11、1 心得体会 分布式发电作为一种很有发展前途的新型发电和能源综合利用方式，已经成为21世纪电力行业最主要的发展方向之一。DG具有节能 、环保、投资少、占地小的特点，与集中供电相比，分布式电源应对高峰期的电力负荷更加经济、有效，得到了广泛的关注和应用。虽然我国现阶段主要依靠传统集中式大电网满足国民生产生活，但随着DG技术的不断成熟和不可再生能源的紧缺，分布式发电作为集中供电的一种补充，将会在配电网中得到广泛的应用。欧美一些发达国家已经对分布式发电开展了广泛的研究和应用。但是，我国还处于刚刚起步阶段，因此，需要继续的对DG投入大量的精力和物力，鼓励相关人员对此进行广泛深入的研究。3.2 展望 分布

12、式发电作为一种具有广阔发展空间的新智能电网型发电方式，其能源综合利用方式得到了广泛的应用。发达国家如欧洲、美国、日本等已开始研究并采用多种一次能源形式的结合，探索大电网系统和分布式发电系统相结合的供电方式，以节省电网投资、降低能耗、提高系统安全性和灵活性。欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合, 并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场, 共同推进电网发展。欧洲有些国家已经成功将风力发电的比例提高到10%以上，其中绝大多数是小型、分散式风电。比如丹麦所建设的多数是1万2万kW的小风电场，全国300多万kW的风机比较均匀地分布在各地，以“就地上

13、网、就地销纳”为主，减小了对电网的影响，提高了电网的安全性。美国电力可靠性技术协会（Consortium for ElectricReliability Technology Solutions，CERTS) 最早提出了由分布式发电技术构成的微电网的概念, 并成为众多微电网概念中最权威的一个。日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实, 也展开了微电网研究, 但其发展目标主要定位于能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求等。 目前，中国的电网还主要以大机组、大电网的集中供电为主，分布式发电在我国处于刚起步阶段, 但分布式发电的特点适应中国电力发展的需求与方向, 在中国有着广阔的发展前景 3 。一方面, 充分利用可再生能源发电对于中国调整能源结构、保护环境、开发西部、解决农村用能及边远地区用电、进行生态建设等均具有重要意义；另一方面,中国可再生能源总的储量丰富，发展潜力十分巨大。我国与分布式发电相关的技术研究和开发已经广泛的展开，由天津大学承担的分布式发电供能系统的基础理论和关键技术问题的“973”研究计划拟就分布式发电需要解决的4个方面的科学问题进行展开：1）分布式发电的运行特性及高渗透率下与大电网相互作用的机理；2）含分布式发电新型配电系统的规划理论与方法；3）含分布式发电的配电系