考虑分布式发电不确定性对配电网规划影响的研究

考虑分布式发电不确定性对配电网规划影响的研究

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摘要:本文对分布式发电的概念及分类作了简要介绍,并介绍了几种常用分布式发电技术,其次分析了分布式发电不确定因素,并分析了分布式发电不确定性对配电网规划的影响,

关键词:分布式发电;不确定;配电网规划;影响

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,电力供应形势日趋紧张,供电矛盾越来越大。传统的集中式供电在适应负荷变化的灵活性与供电安全性方面都存在一些弊端。分布式发电以其灵活的发电方式、与环境兼容等优点得到了广泛的关注。分布式发电技术上的不断进步,给现代电力系统运行与控制带来了巨大的变化。但同时,分布式发电技术存在着很大的不确定性,给配电网规划造成了一定的影响。

1分布式发电技术的概念及分类

1.1分布式发电技术的概念

至今对于分布式发电没有统一的定义。由于各国政策的不同,不同国家对于分布式发电的定义也有所不同。国际大电网委员会将分布式发电定义为“非经规划的或中央调度型的电力生产方式,通常与配电网连接,一般发电规模在5MW~100MW”。通常,分布式发电是指靠近用户或负荷,通过配置小容量的发电设施,满足特定用户的需要,来达到经济、高效、可靠地发电。与远离负荷中心依靠远距离输配的传统电源相比,分布式发电具有节能环保、提高电网可靠性、投资少、安装和运营更灵活的优点。

1.2分布式发电技术的分类

按照分布式发电使用的能源,分布式发电技术可以分为风能发电、太阳能光伏发电、地热能、海洋能、生物质能、内燃机、微型燃气轮机、燃料电池、冷热电联产等发电形式。下面就几种常用的分布式发电技术进行介绍。

1.2.1太阳能发电技术

太阳能光伏发电技术利用半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能。太阳能光伏发电根据是否并网可以分为独立运行系统和并网运行光伏系统。独立运行的光伏发电系统需要蓄电池作为储能装置,主要用于无电网的边远地区和人口分散地区,如牧场的牧民以及高原地区的移动基站等。在有公共电网的地区,光伏发电系统与电网连接并网运行。光伏发电具有不消耗燃料、不受地域限制、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单等优点,但是光伏电池光电转换效率比较低,同时光伏电池的输出功率受日照强度、天气等因素影响,因而光伏发电的成本比较高。

1.2.2风力发电技术

风力发电技术是利用风力带动风车叶片旋转,再通过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。由于自然界的风速是极不稳定的,风力发电机的输出功率也极不稳定。风力发电机一般由风轮、发电机、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风轮是集风装置,其作用是把流动空气具有的动能转变为机械能。风力发电机中调向器的功能是使风轮随时迎着风向,从而最大限度地获取风能。一般来说,风力发电机是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。限速安全机构是用来保证风力发电机的运行安全,其设置可使风轮的转速在一定的风速范围内基本保持不变。

1.2.3燃料电池发电技术

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能,直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时,它可以连续发电。燃料电池能量转换效率高,洁净、无污染、噪声低,模块结构、积木性强、比功率高,既可以集中供电,也适合分散供电。此外,它还具有很强的过负载能力,可以使用多种燃料,如氢气、甲醇、煤气、沼气、天然气、轻油、柴油等,用天然气和煤气等为燃料时,NOX及SOX等排出量少,环境相容性很好。

1.2.4冷热电联产发电技术

冷热电联产是一种建立在能量的梯级利用概念基础上,将制冷、供热采暖和供热水及发电过程一体化的多联产总能系统。目的在于提高能源利用效率,减少碳化物及有害气体的排放。与集中式发电远程送电比较,冷热电联产发电技术可以大大提高能源利用效率。大型发电厂的发电效率一般为35%~55%,扣除厂用电和线损率,终端的利用效率只能达到30%~47%。而冷热电联产发电技术的能源利用率可达到90%,没有输电损耗。另外,在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力。

2分布式发电不确定因素分类

从分布式发电的自身出力特性来看,分布式发电按照出力特点不同,可以分为间歇出力型分布式发电和稳定出力型分布式发电。间歇型通常指风电、光伏等,稳定型通常指燃气机组、燃料电池等可控分布式发电。

在考虑分布式发电不确定因素问题上,除了考虑间歇型分布式发电出力具有波动性、不确定性分析外,还要考虑市场因素、政策因素所带来的其他不确定性。从市场角度看,未来市场化程度决定分布式发电的上网情况以及电价的不确定性。从政策角度看,分布式发电安装成本具有不确定性,政策扶持程度也具有不确定性。

3分布式发电不确定性对配电网规划的影响

配电网规划的主要任务是研究配电网发展的规模及速度,根据规划期内电力负荷预测的结果和现有配电网架结构的情况进行规划设计,通过分析电网中的薄弱环节,提出改造方案,以使整个电力系统达到最优,为城市经济发展和人民生活提供可靠、优质的电能。分布式发电的接入,给传统的电网规划带来实质性的挑战,使得电网规划必须充分考虑分布式发电对电网的影响。随着分布式发电比例的不断扩大,必将增大配电系统的复杂性和不确定性。分布式发电给配电网规划带来的影响包括以下几方面:

(1)分布式发电的出现会给电力系统的负荷预测,规划和运行与过去相比有更大的不确定性。大量的用户安装分布式发电技术为其提供电能,使得配电网规划人员更加难于准确预测负荷的增长情况,从而影响规划。另外分布式发电虽然可以减少电能损耗和配电系统的建设投资费用,但是位置和规模不合适的分布式发电电源,反而可能导致电能损耗的增加,降低电网可靠性,使得建设投资费用增加。

(2)传统的配电网的规划期一般为5年~20年,在此年限内,通常假定电网负荷逐年增长,新的中压/低压节点不断出现,结果会增建1个或更多个变电站。由于分布式发电技术的并入,对规划区负荷增长产生影响,从而更难准确预测电力负荷的增长及空间负荷分布情况。

(3)对含多种类型分布式发电混合联网供电系统,根据各类型能源分布特征建立模型,在配电网中确定合理的电源结构,协调有效利用各种类型电源成为待解决的问题。

4结语

分布式发电作为一种很有发展前途的新型发电和能源综合利用方式,已经成为21世纪电力行业最主要的发展方向之一。与集中供电相比,分布式发电具有节能、环保、投资少、占地小的特点。分布式发电具有很大不确定性,需要对不确定因素进行深入研究与解决。随着分布式发电技术的不断成熟和不可再生能源的紧缺,分布式发电作为集中供电的一种补充,将会在配电网中得到广泛的应用。

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