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摘要：分布式发电以其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点与大电网日益联合运行，给现代电力系统运行与控制带来巨大的变化。它既可以满足电力系统和用户的特定要求，如削峰；又可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和和经济性。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。文章简要介绍了新型分布式发电技术，综述了分布式发电在电力系统的应用研究现状，并探讨了分布式发电的未来研究方向。
关键词：分布式发电；配电网；稳定控制；继电保护；电能质量；电力市场；随机最优控制；电力系统
引言
近年来，随着国民经济的快速发展，我国的用电量和用电负荷急剧增长，大部分省、自治区和直辖市都出现不同程度的缺电甚至拉闸限电现象。我国传统的能源结构过于单一，对环境的污染情况严重，一定程度上阻碍了我国经济社会的可持续发展。同时，世界范围内的能源危机、电力危机与大面积停电事故，也一定程度上暴露出现有“集中发电”的电力系 统 存在的不足之处[1]。分布式发电（Distributed Generation，DG）以其投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点日益成为人们研究的热点。分布式发电与集中发电方式相结合将是电力系统发展的趋势。分布式发电接入配电系统使得原有的配电系统由一个辐射状网络变为一个高度交叉联结的遍布电源和用户互联的网络，将会对电力系统产生极大的影响。笔者主要对分布式发电技术及并网的研究现状进行了归纳总结，对未来分布式发电的研究方向进行了展望。
一、 分布式发电概述
分布式发电（Distributed Generation，简称DG），通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在30～50兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。分布式电源通常接入中压或低压配电系统，并会对配电系统产生广泛而深远的影响。主要包括：以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、太阳能发电（光伏电池、光热发电）、风力发电、生物质能发电等。其中户用风力发电是一种很好的分布式电源，特别是在风力资源丰富地区的城市周边，用户用电量较大，应该充分开发利用。
风力发电的利用方式主要有两类：一类是独立运行供电系统，利用小型风力发电机为蓄电池充电，再通过逆变器转换成交流电向终端用户供电；比如常见的城市照明系统。另一类是作为常规电源并网运行，风电集中规模化开发，建设大规模风电场，集中送出。
对比传统能源，新能源存在能量密度低、供能过程具有随机性和间歇性、不能大规模储存等特点。风电集中规模化开发给电网统一调度和安全运行带来了一些技术难题，根据国外风电建设经验，基本采取的都是分散式开发模式，很好的发挥了风电自身的互补性和调节能力，有效地降低了电网安全运行的风险。
二、通过分布式发电和集中供电系统的配合应用有以下优点：
（1）分布式发电系统中各电站相互独立，用户由于可以自行控制，不会发生大规模停电事故，所以安全可靠性比较高；
（2）分布式发电可以弥补大电网安全稳定性的不足，在意外灾害发生时继续供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充；
（3）可对区域电力的质量和性能进行实时监控，非常适合向农村、牧区、山区，发展中的中、小城市或商业区的居民供电，可大大减小环保压力；
（4）分布式发电的输配电损耗很低，甚至没有，无需建配电站，可降低或避免附加的输配电成本，同时土建和安装成本低；
（5）可以满足特殊场合的需求，如用于重要集会或庆典的（处于热备用状态的）移动分散式发电车；
（6）调峰性能好，操作简单，由于参与运行的系统少，启停快速，便于实现全自动。
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三、分布式电力的供应的内涵及主要应用的技术
3.1风力发电
分布式的电力供应主要使用的技术之一就是风力发电，可以直接将风力资源转化为电力能源，不消耗现有的能源，且整体的发电成本比较低。同时，风力发电是一种新型的环保电能的使用，风能的使用不会对现有的环境资源产生污染，是目前我国发展形式较为迅速的新型电力技术。
3.2科学内涵
一般情况下，功率为几千瓦到50MW的小型模块式，具有独立电源的发电形式我们称为分布式发电[1]。这种发电形式比较新颖，符合当下人们的用电需求，同时可以保障用电系统的安全性。采用分布式的电力供应系统可以使电力的使用更加随机化，更好的实现资源的优质分配。分布式的电力供应对电能的使用更加多样化，由于小巧的局域分布，分布式电力供应可以使用目前新型的能源，例如，风能、水能以及太阳能。通过这些电能的使用就可以提升我国能源的使用结构，减少一些不可再生的能源的使用，从而使社会朝着一个更加健康的方向前进。
3.3 燃料发电
燃料发电主要是通过电化学反映将富氢燃料的化学能转化成电能，是一种新型的储能装置，有着较高的能量密度[2]。这种电能的工作原理和普通的电池蓄电的原理相近，通过化学反映将原有的电子结构转化成离子结构，电子的得失可以产生电流，实现电力供应的目的。
3.4光伏发电
这里的光伏主要是指太阳的光伏，通过一些特定的材料将太阳能转化成电力资源，这样的发电形式对地域环境没有严格的要求，几乎大部分的地区都可以使用太阳能进行电力的供应。这种发电技术不存在对燃料进行消耗的问题，所以对环境没有产生任何的有害污染，适应当下保护环境的要求，有着十分广阔的发展前景。
四、 分布式发电的未来研究方向
现有分布发电技术的完善和新型技术的研发，如开发新的电解质材料和催化剂，提高燃料电池的性能、使用寿命、性能价格比等。
采用新的算法（如遗传算法等）建立分布式发电的等值模型，研究分布式发电的极限功率及其对电力系统稳定的影响，研究分布式电源故障时对电网暂态的影响及相应的控制策略。
通过负荷灰色预测技术、专家系统预测技术、神经网络预测技术及小波分析预测技术建立精确的随机性负荷模型，从而建立分布式发电的发电量预报。
以分布式发电的发电量预报为基础，从随机最优控制原理出发，结合智能控制（人工神经网络、模糊控制、遗传算法）及现代控制理论，建立分布式发电的自动发电的随机最优控制模型及电压、频率随机自适应控制模型。
（5）基于全球定位系统（GPS）技术、通讯技术、数字信号处理（DSP）技术以及电力系统的动态测量和在线监测技术，实现含有分布式发电的配电网动态监测、灵活跟踪和调度控制。
五、结束语
总的来说，如果把传统的集中式风电开发比作在“主动脉系统”里随机地供应间歇性“血流”，那分散式风电场就像在“毛细血管”进行小范围的补充。分布式发电是电力行业的重大技术改革，随着电力体制改革的发展，分布式发电也可为一些用户提供一种“自立”的选择，使其更能适应易变的电力市场。从而可与现有电力系统结合形成一个高效、灵活的电力系统，提高整个社会的能源利用率，提高整个供电系统的稳定性、可靠性和电力质量。
参考文献：
[1]邬振武，李永光，吕欣欣.户用风力发电与电网联合供电模式浅析[J].上海电力学院学报，2003，（2）.
[2]宫靖远.风电厂工程技术手册[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]顾超.风光互补电站计算机仿真优化设计的研究[D].上海：上海交通大学，2004.
论文作者:邵先锋
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：分布式论文; 电力论文; 技术论文; 电力系统论文; 电能论文; 能源论文; 系统论文; 《建筑模拟》2018年第29期论文;