分布式电源并网技术探讨

1、2011年11月三亚云南电网电力研究院杨家全 分布式电源并网技术探讨分布式发电主要技术发展方向分布式发电并网技术问题分布式电源简介分布式发电技术应用的障碍和瓶颈汇报提纲概念¾分布式电源(DER ,Distributed Electric Resource :分布式发电装置+分布式储能装置¾分布式发电(DG ,Distributed Generation z 指小型的、直接联到配电网上的、一般向当地负荷供电的发电方式;z 分布式发电机组发电功率在1kW-50MW 。¾从并网发电角度,DER 、DG 不做严格区分概念¾分布式发电技术z 热电冷联产:热电厂,微

2、型燃气轮机z 小水电z 风力发电z 太阳能发电z 生物质能发电¾分布式储能技术z 化学储能:蓄电池储能、燃料电池z 物理储能:飞轮储能、超级电容器、抽水蓄能、压缩空气储能、超导磁储能等z 电力蓄热、蓄冷z 电动汽车特点分布式发电或分布式电源是一种分散非集中式的发电方式,具有以下特点z 接近终端用户z 容量较小(几十kV 至几十MW z 以孤立方式或与配电网并网方式,并网电压较低z 主要为清洁或可再生能源(天然气、沼气、太阳能、生物质能、 风能、小水电等分布式发电与集中式发电的关系分布式电源运行方式¾独立运行,向附近的用户供电¾独立运行,停运时,转为由当地电网供电&

3、#190;并网运行,发电以满足自身用电为主¾并网运行,发电自用的同时向当地电网输出电能分布式电源作用¾提高供电可靠性z含DER的配电网可以在大电网停电时维持全部或部分重要用户的供电,避免大面积停电带来的严重后果。¾提高电网的防灾害水平z灾害期间,DER维持部分重要负荷供电,减少灾害损失。分布式电源作用¾启停方便,调峰性能好,有利于平衡负荷¾投资小,见效快z DG 可减少、延缓对大型常规发电厂与输变电系统的投资,降低投资风险。¾减少传输损耗国外发展现状¾美国法律要求各电力公司必须接受用户的小型能源系统¾近年来,每年全

4、球新增的装机容量中,分布式发电的比例超过10%¾2006年,丹麦分布式发电装机容量达到总装机容量的53%,芬兰、德国、荷兰、捷克等国在38%以上¾国外分布式发电发展经验z目标引导z政策激励z产业扶持z 资金支持国内发展现状¾我国分布式发电的发展相对滞后z2005年初颁布了“可再生能源法”,极大促进分布式发电在我国的发展¾近年来,中国风电和光伏发电发展迅速,大中型风电场和光伏电站建设迅猛¾开展智能微网的示范研究¾ 成本过高是制约分布式发电的主要原因分布式发电主要技术发展方向分布式发电并网技术问题分布式电源简介分布式发电技术应用的障碍和瓶

5、颈汇报提纲 分布式发电并网电压等级¾小型分布式发电并网电压为380/220V ,如云电科技园160kW 并网电压为220V¾中大型分布式发电并网电压多选择10kV 或35kV ,如石林10MW 光伏电站并网电压为 35kV分布式发电系统屋顶光伏发电独立或并网系统光伏建筑一体化系统(BITV 大型光伏电站分布式发电系统¾风力发电系统:大理者磨山风电场、内蒙古风电场等¾燃气电厂:燃气轮机、微燃机等¾热电冷联产系统1电压调整z 负荷潮流变化大,使馈线上的电压幅值发生变化,调整和维持困难,搞不好电压反而可能超标z 如是电力电子型电源,电压调节和控制方式

6、与常规方式不同(有功和无功可分别单独调节z DG 的频繁启动使配电网电压常常发生波动z 在不作变化的情况下,配电馈线上倒底能装多少DG ,主要取决于电压调节性能z 在分布式电源为风电的情况下,电源需要从电网吸收无功,且随时波动,使电压调节变得困难分布式发电并网技术问题1 电能质量问题分布式发电并网技术问题1 电能质量问题2电压闪变并网时一般不会发生闪变,孤岛运行时如储能元件能量太小,易发生电压闪变3电压不平衡如是电力电子型电源,逆变器的控制策略对网络不平衡电压会有影响4谐波畸变和直流注入电力电子型电源易产生谐波,造成谐波污染。采用投切式PWM 可使谐波降低。此外,如无隔离变压器而与电网直接相连

7、,有可能向电网注入直流,使变压器和电磁元件出现磁饱和现象,并使附近机械负荷发生转矩脉动(torque ripple。分布式发电并网技术问题(续2 继电保护问题1引起线路保护误动或拒动2影响备自投zDG 供电残压影响电压检测z 非同期合闸危害DG 安全3主网脱离形成运行孤岛,危害系统运行z 发电量与负荷不平衡,供电质量没有保证z 影响故障熄弧z 不同期合闸冲击电流危害DG 安全z 孤岛部分系统失去接地的中性点,存在过电压隐患z DG 并网必须装设孤岛保护,可利用频率、电压、电压相角位变化检测孤岛分布式发电并网技术问题(续3 短路电流增加1可能超出线路设计热稳定容量2可能超出断路器设计折断容量4

8、稳定问题1一般不会对系统稳定造成影响2电力系统出现稳定事故时,频率下降使分布式电源断开会造成事故恶化5 对电网规划的影响难以掌握DG 装机情况,对负荷增长不容易进行准确地预测分布式发电并网技术问题(续6 对电网运行管理的影响1DG 发电的间隙性给发供电平衡带来困难2调度管理、潮流控制更加复杂3配电设施停电检修安排困难7 对电网经营影响1成本太高,如何分担并网成本2DG 造成主网少供电,如何消化建设成本8 并网技术标准与导则问题国内并网的技术标准与导则尚未制定发布分布式发电主要技术发展方向分布式发电并网技术问题分布式电源简介分布式发电技术应用的障碍和瓶颈汇报提纲分布式发电并网技术应用的障碍和瓶颈

9、¾经济方面z 天然气为原料的燃气发电系统:成本高、燃气管道投资大z 太阳能和风力发电系统:建设成本高,入网电价难接受z 燃料电池的发电电价也是问题¾能源政策方面 z 有关可再生能源及能源综合利用的政策和法规不齐全z 入网电价及税收等优惠政策欠缺分布式发电并网技术应用的障碍和瓶颈(续¾效率方面z 不同分布式发电系统效率差异较大,且发电效率较低,投入产出比较大z 只有在一定的设计和应用下,才能保证一定的效率¾占用土地方面z 城市用地紧张,单独选址困难z 不宜建设中大型分布式电源:石林光伏10MW 占地达3000亩分布式发电并网技术应用的障碍和瓶颈(续

10、0;与电网并网互联方面z 对电网的影响¾环保方面z 燃气电站虽比燃煤电厂排放较少,但对城市环保影响较大z 光伏电站的光污染及环境影响不小:地面光伏系统对植被的影响¾电力市场及计量问题z 双向计量问题z 高峰、低谷电价计算问题z 国内尚未开放配电网侧的电力市场,DG 的接入与配电网侧的电力市场密切相关分布式发电主要技术发展方向分布式发电并网技术问题分布式电源简介分布式发电技术应用的障碍和瓶颈汇报提纲分布式发电并网主要技术发展方向¾配电网规划研究z 进行包括DG 在内的配电网规划研究,DG 在配电网中的优化安装位置及规模;z 开展DG 接入对配电网的电能质量、电压稳定

11、性、动态性能、可靠性、经济性等的影响。z 配电网规划设计应方便DG 的接入并使DG 对其自身的影响最小。¾接入DG 的配电网控制和保护技术研究 z 研究对各种类型DG 的监控技术、控制和保护技术,包括DG 在内的配电网能量管理系统(DMS 、将DG 作为一种特殊的负荷控制和需求侧管理手段的技术、对配电网继电保护配置的影响、继电保护方案及预防措施等。¾并网电力电子技术研究z 新型分布式发电并网需要各种应用功能的电力电子技术,具有电力电子型分布式电源的交流/直流变换技术、双向逆变及控制技术、DG 系统的有功和无功调节控制技术等。¾智能配电网下分布式发电并网技术研究z 有源网络:分布式电源高度渗透、功率双向流动的配电网络;z 不限制DG 的接入容量和规模的情况下,智能配电网系统的规划、运行和管理等关键技术研究。分布式发电并网主要技术发展方向(续¾分布式发电系统数学模型及仿真技术研究z 建立DG 本身及其并网运行的稳态、暂态、动态的数学模型,开发相应的数学模拟计算机程序和实验室动态模型仿真技术研究。¾智能微型电网研究z 对于大中型终端用户建设DG 系统后形成微型电网系统,需开展微型电网的模拟、控制、保护、能量管理系统和能量储存技术等技术研究;z 开展智能微型电网与智能配电网并网、孤岛等运行、管理、维护等方式的研究。分布式发电并网主要技术发