分布式电源的柔性接入

1、分布式电源的柔性接入分布式电源本身并非一种全新的电源形式，过去，在医院、矿山等一些重要的部门或场所，用户往往自行安装一些小型发电设备作为紧急备用电源，目的是为增加可靠性和安全性。目前所谓的分布式电源通常并非指采用柴油发电机组的紧急备用电源或燃煤的自备电厂小热电，而是指以天然气为燃料的燃气轮机、内燃机、微型汽轮机发电、风能发电、光伏发电、生物质能发电等。由于其在效率、能源多样化、环保、节能等多方面的优越性，再加上能源问题日益突出、电力市场化快速发展，以及分布式电源技术的发展，使分布式电源获得广泛的关注。然而，分布式电源的并网运行会给主网带来一系列问题，包括电压波动、逆潮流、谐波等问题。这些问题的

2、严重程度与所联网的电压等级、短路容量、联网的设备及其控制方法、电源的性质及其容量等密切相关。为适应我国分布式电源的发展，保证分布式电源接入情况下电网的电能质量水平，必须建立相应的指导性规范。从经济性角度看，采用以天然气为燃料的燃气轮机、内燃机、微型燃气轮机等发电系统的分布式电源前景并不是很光明。因为我国天然气这种非可再生能源的储量有限，主要还需供居民生活用，随着城镇化程度越来越高，城镇家庭对天然气的使用需求会不断增加，天然气的价格还是要上升的。即使国家提出要建设1000个天然气发电试点，实施起来恐怕也有相当大的难度。此外，采用生物质能发电的分布式电源也很难推广，因为中国的生物质能发电本身缺原料

3、，而且原料的收集半径较大，运输成本较高。此外，生物质能发电的余热利用并不充分，这导致采用生物质能发电的分布式电源效率并不高。还有就是采用太阳能光伏发电的分布式电源。第一，光伏发电成本较高；第二，虽然中国的太阳能光伏发电设备的价格下降较快，这是个好事，但是我们没有足够的安装空间。目前，安装太阳能光伏发电并申请入网的个人还是少数。我们可以算一笔账，一套三室一厅的房子，要满足家庭所有电器的使用需要，至少要安装8千瓦的太阳能光伏发电设备。目前，安装一套4千瓦的太阳能光伏发电设备大约需要人民币8万元左右，安装8千瓦的设备需要16万元左右。这些家庭如果直接从电网购电的话，一年的电费也就是3千元左右，16万

4、元能用购买近50年的用电量。而太阳能光伏发电设备的寿命也就是1520年。所以，从经济性角度来说安装不合算。而且，太阳能光伏发电的占地面积非常大。目前，1平方米太阳能光伏电池板每小时大约发电100瓦，一个家庭如果要安装4千瓦的太阳能光伏电池板则，需要占地40平米，占地面积还是比较大的。但即便如此，在中国，分布式光伏电源也只能解决较小比例的用电问题。因为中国的居民生活用电只占全社会用电量的10%12%，即使中国所有的家庭的屋顶全部安装分布式电源，全部自给自足，也只不过解决了10%的用电问题。而占全社会用电量70%的是工业用电，要依靠分布式电源解决工业用电问题恐怕很难实现。中国的用电情况和国外不同，

5、在美国，其商业用电、工业用电、居民用电各占全社会用电量的三分之一。风能是一种没有污染全产业链环保的可再生绿色新能源，大力发展风能发电被认为是一种有效的环保措施，也是政府、企业开展节能减排工作的一种重要手段。风电和水电一样，都是一次能源开发和建设同时完工的项目，没有火电所需要的化石能源开采，以及运输煤炭、石油和天然气所要求的投资。风电的优点是蕴藏量大、可再生、无污染、占地少、建设周期短、投资灵活、自动控制水平高、运行管理人员少等，而传统以煤炭、天然气、石油等化石燃料进行的发电，会产生大量温室气体；光伏发电因太阳能电池板的费用较高，光电转换效率低下，占用土地，只适合在偏远地区推广。全球风能资源评估

6、可开发风能资源为72万亿千瓦，中国风能资源世界第三，陆地加海上可开发风能资源约10万亿千瓦，发展潜力巨大。统计数据显示，“十一五”期间我国风电装机容量连续5年实现翻番，至2010年底已达到4473.3万千瓦，超过美国成为世界第一，成为全球最大的风力发电国家。大力发展分布式风能已经成为一种趋势。当分布式电源与配电网并网运行时会产生些问题。由于分布式电源是由客户来控制的，因此将根据其自身的需要起动和停运分布式电源，这可能使配电网的电压常常发生波动。分布式电源的频繁起动会使配电线路上的负荷潮流变化大，从而加大电压调整的难度，调节不好会使电压超标。当分布式电源切换成孤岛方式运行时，如果无储能元件或其能

7、量太小，就易使客户负荷发生电压闪变。此外，电力电子型的分布式电源还易产生谐波，造成谐波污染。此外，配电网中大量的继电保护装置早已存在，不可能为了新增的分布式电源而做大量改动，分布式电源必须与之配合并适应它。当分布式电源的功率注入电网时，会使原来的继电器保护区缩小，从而影响继电保护装置正常工作。虽然在许多情况下，分布式电源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，但当配电系统发生故障时，短路瞬间会有分布式电源的电流注入电网，增加了配电网开关的短路电流水平，可能使配电网的开关短路电流超标。因此，大功率分布式电源接入电网时，必须事先进行电网分析和计算，以确定分布式电源对配电网短路电

8、流水平的影响程度。当分布式电源通过变压器、电缆线路、开关等与配电网相连时，一旦配电网发生故障而系统侧开关断开时，分布式电源侧开关也会断开，假如此时分布式电源变压器未接负荷，变压器的电抗与电缆的大电容可能发生铁磁谐振而造成过电压，还可能引起大的电磁力，使变压器发出噪声或使变压器损坏。国家科技部风力发电“十二五”规划中提出在开展风力发电关键技术研究开发的同时，积极推进集成示范工程建设，形成多能互补发电系统和分布式发电系统等标志性示范工程，着重对中小型风电非并网接入技术、风电直接工业应用技术的研发提出了要求。南京苏特电气股份有限公司早在2010年就开始分布式电源利用的研究，2012年提出的 “不储能

9、、不上网” 风电就地消纳，直接工业使用。优先使用风电。风力发电机发出的电能，优先给企业使用，不足部分由网电补充，若能满足用户全部用电，则全部使用风电，富余电能可以并网发电，若无风能时，则全部由网电供给。该系统采用多电源系统的交流互补方式。通过江苏省科技情报研究所查新咨询中心国内外查新，发现未见国内外相关相同报道，尚属国内外首例。并由江苏省计量科学研究院进行数据测试，完全达到预期效果。这项技术的突破将促进分布式电源在电力产业、工业企业的持续、健康发展。江苏省发改委也邀请了省高校的风电专家及省电力设计院等部门对南京苏特电气股份有限公司提出的“分布式电源的柔性接入系统”这一技术进行了专家鉴定，一致认

10、为该技术符合国家风电“十二五”规划、分散式接入风电项目开发建设指导意见、国家电网关于分布式电源并网工作指导意见。对促进新能源利用和节能减排具有积极地作用，实现了风电就地消纳，降低了企业的用电成本，提高了企业经济效益。该技术通过将网电、风电、用户安全隔离。减少馈电线路或风力发电机系统短路故障给用户带来的危害，有效地抑制电网电压谐波，提高功率因数，抑制逆变器的直流分量，通过控制可以使风机工作在并网或非并网状态。近些年，一些专家学者提出了模拟电站和微网概念，可运用到分布式电源管理中，把具有随机性的风电和具有保证出力的电源集成在一起，作为整体的模拟电站或者微网，整合到当今的电力生产和传输框架内。该技术还可提供多种功能，如风电馈送到电网以及作为有源滤波器改善电网电能质量。当在配电