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摘 要 本文介绍了分布式电源的概念和分类，并从电能质量的影响、对电压的影响、对配网损耗的影响、对系统保护的影响方面进行了分析—分布式电源对电力系统的影响。并网影响得到更好的解决，将有利于分布式发电更大的发展，不仅可以作为一种重要的补充来充分发挥分布式发电的优点，而且将在能源综合应用上占有非常重要的地位。
关键词 分布式电源；配电网；稳定性；经济性
中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0157-02
随着化石能源日渐枯竭，当今世界对节能、环保和可持续发展有了更加理智和长远的认识，世界各国无不大力强调发展新能源及可再生能源技术的重要性。基于新能源及可再生能源分布式发电技术的光伏发电、风力发电、生物质能发电等引起大部分人重视，分布式发电以其投资小、损耗低、发电方式灵活等优点，在配电网中也得到了广泛应用。然而，分布式电源的接入也给电网带来了一些新的亟待解决的问题，如配电网电能质量问题、配电网损耗问题等。
1 分布式电源应用
分布式发电是指将电力系统以小规模、分散式方式布置在用户附近，可以独立输出电能的系统。分布式电源的类型包括太阳能发电、风力发电、燃料电池发电和微型燃气轮机发电。
1）太阳能发电。其基本原理是利用太阳能电池基于光生伏特效应将太阳能转化为电能，太阳能电池是太阳能光伏发电系统的核心器件，又称光伏电池。其过程主要分三步：①由P、N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的太阳能电池，当太阳光照射时，N区、P区和空间电荷区吸收一定能量的光子，产生电子-空穴对；②在静电场作用下，电极性相反的光生载流子被分离开，产生光生电动势；③若在电池两端接上负载，负载就有光生电流流过，从而获得电功率输出（电能）。
2）一般采用笼型感应发电机、双馈感应发电机和同步发电机。发电机的选型与风力机的类型以及控制方式直接相关，对于风机来说，输出的有功功率由风速决定。感应发电机一般是采用定桨距风力机和恒速恒频控制方式，通常采用双速型，可提高风电转换效率，亦可采用双绕组双速型，但更多采用单绕组双速型。笼型感应发电机或双馈感应发电机一般是采用变桨距风力机，其中双馈感应发电机或同步发电机一般是采用变速恒频控制。同步发电机中，一般采用永磁同步发电机，亦可采用混合励磁的同步发电机，因为采用混合励磁的同步发电机可以降低并控制成本，提高系统控制性能。直驱式风力发电机组一般采用低速永磁同步发电机。
4）微型燃气轮机发电。由微型燃气轮机、数字电力控制器和燃气轮机直接驱动的内置式高速逆变发电机等部分组成，其中核心设备——由回热器、燃烧室等组成的微型燃气轮机。以天然气、汽油、甲烷、柴油为燃料的超小型燃气轮机，采用回热式循环，其功率在数百千瓦以下，发电效率可达30%，若利用热能、电能易于存储的优点，与大电网相结合，效率可提高到75%。微型燃气轮机具有可靠性高、尺寸小、维护费用低廉、低燃料消耗率、噪声低、污染排放低等优点，是目前应用较为广泛的一种分布式电源。
2 分布式电源对电力系统的影响
近年来分布式电源的应用越来越广泛，但是分布式电源的引入会对配电网原有的运行控制和保护等带来诸多方面的影响。因此，必须深入研究分布式电源与配电网的相互作用机理。分布式电源引入配电网所带来的问题主要包括：对电能质量的影响、对配电网规划的影响、对配网损耗的影响、对系统保护的影响。
2.1 对电能质量的影响
2.1.1 供电的短暂中断
当分布式电源作为备用电源时，主供电源向备用电源的转移往往不是一种无缝切换，所以仍可能存在极短时间的电力中断。
2.1.2 电压调节
电压是电能质量中重要的标准之一，只有电压在规定范围内才能确保电能质量。在分布式电源接入配电网后，将对电压波动起抑制作用，线路上的负荷潮流将会发生变化，电压曲线也将随之变化。为限制分布式电源的接入造成的电压威胁的影响，我国对接入的容量、接入方式、电压等级等都制定了详细的要求。
2.1.3 谐波问题
分布式电源接入配电网，其分布式电源的接入和退出过程由用户来控制，所以均易产生开关频率附近的谐波分量，也可能由于不同步或是能量缺额、电机绕组的设计等原因给配电网造成大量的谐波，对电网或者用户造成谐波污染。因此在分布式电源接入配电网时要精确地分析与控制其谐波影响，以确定是否达到电能质量所要求的标准和采取抑制谐波措施等。
2.2 对配电网规划的影响
在分布式电源接入配电网前，必须对其进行规划。在配电网的DG规划中，按决策变量的类型分为单一规划和综合规划。单一规划是在不改变系统馈线和变电站配置的情况下，对DG的安装位置和容量进行优化；综合协调规划是DG与馈线或配电变电站等设备的整体规划，是一种配电网全局优化规划。其中，为了选择正确的决策，必将面临分布式电源的定址、定容问题，给出最优位置和容量，对分布式电源给配电网造成的影响作出准确的评估，使分布式电源不会破坏电网运行的稳定性、可靠性和经济性。
2.3 对配网损耗的影响
配电网损耗由系统的潮流决定，在接入分布式电源后，整个配电系统的负荷分布将发生变化，继而配电网的潮流也可能由原来的单向流动变为双向流动。从国外的研究来看，分布式电源接入配电网主要正面的效果之一就是减少电网损耗。对于同步发电机接入配电网，有功功率和无功功率可同时向系统输入，可以减少系统损耗并支撑电网电压；对于异步感应式发电机接入配电网，有功功率向系统输入，无功功率从系统吸收，可以减少电网的功率因数。同时，通过潮流计算发现，异步感应式发电机接入配电网，可能增加配电网损耗。
2.4 对系统保护的影响
由于传统辐射状配电网的潮流是单向流动的，且考虑到配电网上大多数的故障是瞬时的，所以传统配电网的保护设计方案通常是主馈线断路器采用电流速断保护和过电流保护组成的两段式保护，并配置三相一次重合闸（前加速）装置。
分布式电源接入配电网后，必将给系统保护带来影响，其影响的大小也将由分布式电源的容量、位置、电源类型来决定。并且接入分布式电源以后将成为一个多电源系统，对要保护的设备有方向性的要求；配电网必须要加方向性敏感元件；当有大量电源加入时，保护范围可能延伸，保护失去选择性，而这些都是传统保护装置不具备的，也是经济不允许的。因此分布式电源接入配电网怎样不会影响原有保护设备，如何保持保护装置原有的协调性，都将是面临的新课题。
3 结束语
迄今为止国内在分布式发电的研究方面比较薄弱，虽然对分布式发电系统的研究起步比较晚，但近几年的研究与开发速度非常快，是受到高度重视的技术领域之一。与传统发电方式相比，分布式发电技术有许多无法比拟的优点，它的接入将给我国带来新的挑战并在电力系统中发挥重要的作用。因此必须对分布式电源接入配电网带来的影响进行分析，以改善系统的可靠性、稳定性及经济性，推动我国经济的快速发展。
参考文献
[1]丁明，王敏.分布式发电技术[J].电力自动化设备，2004，24（7）：31-35.
[2]徐青山编著.分布式发电与微电网技术[M].北京：人民邮电出版社，2011.
[3]钱科军，袁越.分布式发电技术及其对电力系统的影响[J].继电器，2007（13）：25-29.
[4]温阳东，王欣.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].继电器，2008，36（1）：12-14.
[5]杨文宇，杨旭英，杨俊杰.分布式发电在电力系统中的应用研究综述[J].电网与清洁能，2008，24（2）：39-43.
[6]李超，王正仕，陈明.可抑制5次谐波的分布式发电系统并网设计[J].电网技术，2007，31（15）：66-69.
[7]杨旭英，段建东，杨文宇.含分布式发电的配电网潮流计算[J].电网技术，2009，33（18）：139-143.
[8]钱科军，袁越.分布式发电对配电网可靠性的影响研究[J].电网技术，2008，32（11）：74-78.
关键词 分布式电源；配电网；稳定性；经济性
中图分类号：TM61 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0157-02
随着化石能源日渐枯竭，当今世界对节能、环保和可持续发展有了更加理智和长远的认识，世界各国无不大力强调发展新能源及可再生能源技术的重要性。基于新能源及可再生能源分布式发电技术的光伏发电、风力发电、生物质能发电等引起大部分人重视，分布式发电以其投资小、损耗低、发电方式灵活等优点，在配电网中也得到了广泛应用。然而，分布式电源的接入也给电网带来了一些新的亟待解决的问题，如配电网电能质量问题、配电网损耗问题等。
1 分布式电源应用
分布式发电是指将电力系统以小规模、分散式方式布置在用户附近，可以独立输出电能的系统。分布式电源的类型包括太阳能发电、风力发电、燃料电池发电和微型燃气轮机发电。
1）太阳能发电。其基本原理是利用太阳能电池基于光生伏特效应将太阳能转化为电能，太阳能电池是太阳能光伏发电系统的核心器件，又称光伏电池。其过程主要分三步：①由P、N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的太阳能电池，当太阳光照射时，N区、P区和空间电荷区吸收一定能量的光子，产生电子-空穴对；②在静电场作用下，电极性相反的光生载流子被分离开，产生光生电动势；③若在电池两端接上负载，负载就有光生电流流过，从而获得电功率输出（电能）。
2）一般采用笼型感应发电机、双馈感应发电机和同步发电机。发电机的选型与风力机的类型以及控制方式直接相关，对于风机来说，输出的有功功率由风速决定。感应发电机一般是采用定桨距风力机和恒速恒频控制方式，通常采用双速型，可提高风电转换效率，亦可采用双绕组双速型，但更多采用单绕组双速型。笼型感应发电机或双馈感应发电机一般是采用变桨距风力机，其中双馈感应发电机或同步发电机一般是采用变速恒频控制。同步发电机中，一般采用永磁同步发电机，亦可采用混合励磁的同步发电机，因为采用混合励磁的同步发电机可以降低并控制成本，提高系统控制性能。直驱式风力发电机组一般采用低速永磁同步发电机。
4）微型燃气轮机发电。由微型燃气轮机、数字电力控制器和燃气轮机直接驱动的内置式高速逆变发电机等部分组成，其中核心设备——由回热器、燃烧室等组成的微型燃气轮机。以天然气、汽油、甲烷、柴油为燃料的超小型燃气轮机，采用回热式循环，其功率在数百千瓦以下，发电效率可达30%，若利用热能、电能易于存储的优点，与大电网相结合，效率可提高到75%。微型燃气轮机具有可靠性高、尺寸小、维护费用低廉、低燃料消耗率、噪声低、污染排放低等优点，是目前应用较为广泛的一种分布式电源。
2 分布式电源对电力系统的影响
近年来分布式电源的应用越来越广泛，但是分布式电源的引入会对配电网原有的运行控制和保护等带来诸多方面的影响。因此，必须深入研究分布式电源与配电网的相互作用机理。分布式电源引入配电网所带来的问题主要包括：对电能质量的影响、对配电网规划的影响、对配网损耗的影响、对系统保护的影响。
2.1 对电能质量的影响
2.1.1 供电的短暂中断
当分布式电源作为备用电源时，主供电源向备用电源的转移往往不是一种无缝切换，所以仍可能存在极短时间的电力中断。
2.1.2 电压调节
电压是电能质量中重要的标准之一，只有电压在规定范围内才能确保电能质量。在分布式电源接入配电网后，将对电压波动起抑制作用，线路上的负荷潮流将会发生变化，电压曲线也将随之变化。为限制分布式电源的接入造成的电压威胁的影响，我国对接入的容量、接入方式、电压等级等都制定了详细的要求。
2.1.3 谐波问题
分布式电源接入配电网，其分布式电源的接入和退出过程由用户来控制，所以均易产生开关频率附近的谐波分量，也可能由于不同步或是能量缺额、电机绕组的设计等原因给配电网造成大量的谐波，对电网或者用户造成谐波污染。因此在分布式电源接入配电网时要精确地分析与控制其谐波影响，以确定是否达到电能质量所要求的标准和采取抑制谐波措施等。
2.2 对配电网规划的影响
在分布式电源接入配电网前，必须对其进行规划。在配电网的DG规划中，按决策变量的类型分为单一规划和综合规划。单一规划是在不改变系统馈线和变电站配置的情况下，对DG的安装位置和容量进行优化；综合协调规划是DG与馈线或配电变电站等设备的整体规划，是一种配电网全局优化规划。其中，为了选择正确的决策，必将面临分布式电源的定址、定容问题，给出最优位置和容量，对分布式电源给配电网造成的影响作出准确的评估，使分布式电源不会破坏电网运行的稳定性、可靠性和经济性。
2.3 对配网损耗的影响
配电网损耗由系统的潮流决定，在接入分布式电源后，整个配电系统的负荷分布将发生变化，继而配电网的潮流也可能由原来的单向流动变为双向流动。从国外的研究来看，分布式电源接入配电网主要正面的效果之一就是减少电网损耗。对于同步发电机接入配电网，有功功率和无功功率可同时向系统输入，可以减少系统损耗并支撑电网电压；对于异步感应式发电机接入配电网，有功功率向系统输入，无功功率从系统吸收，可以减少电网的功率因数。同时，通过潮流计算发现，异步感应式发电机接入配电网，可能增加配电网损耗。
2.4 对系统保护的影响
由于传统辐射状配电网的潮流是单向流动的，且考虑到配电网上大多数的故障是瞬时的，所以传统配电网的保护设计方案通常是主馈线断路器采用电流速断保护和过电流保护组成的两段式保护，并配置三相一次重合闸（前加速）装置。
分布式电源接入配电网后，必将给系统保护带来影响，其影响的大小也将由分布式电源的容量、位置、电源类型来决定。并且接入分布式电源以后将成为一个多电源系统，对要保护的设备有方向性的要求；配电网必须要加方向性敏感元件；当有大量电源加入时，保护范围可能延伸，保护失去选择性，而这些都是传统保护装置不具备的，也是经济不允许的。因此分布式电源接入配电网怎样不会影响原有保护设备，如何保持保护装置原有的协调性，都将是面临的新课题。
3 结束语
迄今为止国内在分布式发电的研究方面比较薄弱，虽然对分布式发电系统的研究起步比较晚，但近几年的研究与开发速度非常快，是受到高度重视的技术领域之一。与传统发电方式相比，分布式发电技术有许多无法比拟的优点，它的接入将给我国带来新的挑战并在电力系统中发挥重要的作用。因此必须对分布式电源接入配电网带来的影响进行分析，以改善系统的可靠性、稳定性及经济性，推动我国经济的快速发展。
参考文献
[1]丁明，王敏.分布式发电技术[J].电力自动化设备，2004，24（7）：31-35.
[2]徐青山编著.分布式发电与微电网技术[M].北京：人民邮电出版社，2011.
[3]钱科军，袁越.分布式发电技术及其对电力系统的影响[J].继电器，2007（13）：25-29.
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[6]李超，王正仕，陈明.可抑制5次谐波的分布式发电系统并网设计[J].电网技术，2007，31（15）：66-69.
[7]杨旭英，段建东，杨文宇.含分布式发电的配电网潮流计算[J].电网技术，2009，33（18）：139-143.
[8]钱科军，袁越.分布式发电对配电网可靠性的影响研究[J].电网技术，2008，32（11）：74-78.