分布式供电技术在现代电力系统中的应用论文_赵欣,刘金成

分布式供电技术在现代电力系统中的应用论文_赵欣,刘金成

摘要:传统能源的不可持续性以及产生的环境问题越来越突出,分布式电源应运而生。因此分布式电源供电技术的大力研究和发展分布式供电技术具有非常重要的战略性意义。在对分布式电源供电技术及应用场合、分布式供电系统结构以及并网运行后对现代电力系统电能质量可能产生的各方面影响进行了全面分析的基础上,提出了未来分布式供电技术进一步应用研究的方向。传统能源供电对环境产生的污染问题日益严重。分布式能源供电技术作为传统集中式供电方式的重要补充,可充分发挥地域可再生资源优势,并在节能减排、保护环境及电网经济运行等方面有重要意义。

关键词:分布式供电;技术;现代电力;应用;

1 分布式供电技术

分布式供电也称分散供电,顾名思义,是相对于传统的集中式供电而言的,完全不同于现有的中央发电站和输电模式,他可以在终端用户附近,建设在工业园区、在大楼内、在社区里、在输电网下游,分布式能源供电系统指相对大电网而言的,独立于大电网而靠近终端用户侧的分散小规模供电系统。分布式供电电源种类颇多,大部分为用电负荷容量 50MW 以下的小型模块化发电以及储能设备。与常规的集中式电源、大电网供电系统相比,分布式能源供电系统具有诸多优点

1.1建设相对较简便,投资成本小,见效快。分布式发电能源多为风能、太阳能、生物质能等可再生能源或微型燃气轮机,单机容量小,建设简便,投资和安装成本小。

1.2靠近用户端,配电方便,输电损耗减少。分布式电源一般靠近用户,直接就近向负荷供电,避免了长距离输电造成的线损。

1.3能源利用率高。分布式能源供电系统可根据各分布式电源特点,通过合理调控各电源的运行时间及方式,实现冷热电联产运行的能源梯级利用。

1.4燃料多元化,环保应用性好。分布式供电电源种类丰富且大都为可再生资源,发电过程中不产生或很少产生污染物,同时发电等级较低,电磁污染小。

2 分布式供电体系的基本结构

在分布式供电系统中,不但能够实现多种分布式联合发电,更可以实现分布式和大电网的联网供电。分布式公共点体系的实际结构通常会由分布式供电网络和多种分布式电源、负荷以及储能设备组成,此外,在大量应用实例中分布式供电体系还会与公共电力体系连接在一起。在该体系中分布式电源1-n可能会同时包括类似太阳能发电等多种分布式发电技术中的一种,而负荷1-m则是该分布式供电系统范围中的不同电力用户,分布式电源和用户以该网络为基础实现连接。而对于储能设备来说,也被划分为多种类别,其主要包括超级电容和蓄电池以及金属飞轮等。借助储能设备能够有效解决负载和电力供需之间存在的矛盾,确保系统的稳定运转。

3 分布式供电技术的使用

3.1对重要负荷以及快速增长的负荷形成预备

在该种情况下分布式发电体系作为电源直接使用,而区别在于配电网中的分布式电源通常是作为备用电源,受到该种因素的直接影响,应当使用多种可再生资源形成发电,并通过可再生资源和储能设备结合的方式展开日常运行。

3.2对配电网的电能质量形成有效改善

在配网中使用分布式电源可以有效改善电能质量,分布式配电网系统成为了未来主要的发展方向,随着人们生活方式的日渐变化以及对敏感性设备的应用越来越多,用户对电能的质及供电的可靠性也有了非常高的要求,要求电压波形畸变程度、电压幅值波动范围、三相不对称度都要尽量小,甚至要求定制电力有更高的稳定性。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是当前配电网系统是无法满足上述要求的,因为配电网的有功储备和无功储备不足,导致电能质量不高,所以在配电网中使用分布式电源有助于提升供电网的电能质量以及供电的可靠性。但是就所使用的技术来说,实现上述目标的过程中依然有以下两个关键问题必须得到解决:

3.2.1因为配电网在实际规划过程中区别于输电网络,在传统的配电网络中都是辐射型网络结构,并不会产生电源规划的基本问题,而随着分布式电源的出现,逐渐产生了大量网络电源规划的基本问题。在分布式配电网络中应当同时考虑到多种类型分布式电源的基本容量和技术需求以及电源附近的负荷性质,并通过协调运行确保分布式配电系统能够充分发挥自身的基本价值。另外,确保分布式电源配置的合理性能够极大地降低配电网在实际运行过程中产生的损耗,从而有效提升配电网络运行的基本效益;

3.2.2随着分布式电源的形成和加入,使得传统电网辐射的基本结构被打破,继而形成了辐射网和分布式供电网相结合的混合式配电网。而为了有效提升配电网供电系统的可靠性,当前绝大多数配电网已经形成了环网开环运行的基本模式。

4 分布式电源分类及应用现状

分布式电源大都为分散的小规模电源,根据发电所用的燃料进行划分,主要包括各种可再生新能源分布式电源(太阳能、风能、生物质能、小水电、海洋能等)和燃用化石能源的微型燃气轮机等。

4.1燃用化石能源的微型燃气轮机。

微型燃气轮机是一类新发展起来的,以天然气、丙烷、汽油、柴油等化石能源为主要燃料的小型热力发动机,功率范围一般为 20—500kW 。它的发电效率虽然不高,但可实现热电互联运行,提高化石能源利用率,且具有很好的可操控性和连续性,是目前开发的最具有商业竞争力的分布式电源之一。

4.2太阳能发电。

太阳能发电又分为太阳能热能发电和光伏发电 2 类。太阳能热能发电原理与传统的热发电相似,只不过这里产生蒸汽动力的热源为通过集热器收集到的太阳能;太阳能光伏发电利用半导体材料的光电效应直接将太阳能转化为电能。太阳能发电技术受地域限制性小、建设灵活、无污染,发展潜力巨大。但是太阳能发电也存在能量密度较低,容易受天气等因素影响,初期投入成本高等不利因素,这些都是我们未来分布式太阳能发电技术研究、改进的方向。

4.3风力发电机组。

风力发电技术是通过风电动力装置将风能转化为机械能,再经过风电机组转化为电能的技术,所发电力经整流、逆变或与电网直接连接。目前先进的变速风力发电系统具备效率可调整可优化的特点,能够最大限度地利用风能。大中型风电机组并网发电,已经成为世界风能利用的主要形式。但是风力发电可靠性还不高,这是掣肘风力发电技术大规模并网应用的一个关键性因素,也是今后风力发电技术的重要研究方向。针对以上所述的太阳能与风力发电各自优缺点,近年发展起来的风—光互补发电系统可将二者合理配置,兼顾可靠性的提高和运行成本的降低。

5 结束语

传统能源供电对环境产生的污染问题日益严重。分布式能源供电技术作为传统集中式供电方式的重要补充,可充分发挥地域可再生资源优势,并在节能减排、保护环境及电网经济运行等方面有重要意义。对分布式能源供电技术及应用现状进行了整理归纳,针对分布式供电系统并网运行对现代电力系统可能产生的各方面影响进行了详细地分析,提出了该技术领域进一步的研究方向。在电力系统中应用分布式供电技术可以将地域再生资源的优势充分发挥出来,在保护环境、提升电网运行经济性方面意义重大。

参考文献:

[1]吴大伟. 含分布式电源的配电网供电能力研究[D].华北电力大学,2014.

[2]肖春. 计及分布式电源的配电系统可靠性研究[D].太原理工大学,2014.

[3]程振凯. 含分布式电源配电系统供电半径计算方法[D].广东工业大学,2014.

[4]闫海涛. 分布式发电及其与地区配电网接入研究[D].南京理工大学,2014.

论文作者:赵欣,刘金成

论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期

论文发表时间:2017/12/26

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