分布式發(fā)電技術(shù)及其并網(wǎng)運(yùn)行研究綜述.pdf

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1、第37卷第6期河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)V01．37No．62009年IJ月JoumalofHoha／University(NaturalSciences)Nov．2OO9DOI：10．3876／j．issn．1000-1980．2009．06．026分布式發(fā)電技術(shù)及其并網(wǎng)運(yùn)行研究綜述余昆2，曹一家，倪以信，陳星鶯2，郭創(chuàng)新(1．浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院，浙江杭州310027；2．河海大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇南京210098；3．清華大學(xué)電機(jī)系，北京100084)摘要：在介紹分布式發(fā)電技術(shù)相關(guān)進(jìn)展情況的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析討

2、論了分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題和目前的研究情況．分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)影響地區(qū)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要研究相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)分析與控制方法、繼電保護(hù)的配置和配合策略、動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量控制方法；為了能夠充分利用分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，避免其不利影響，還需要對(duì)分布式電源及其相關(guān)的無(wú)功電源進(jìn)行規(guī)劃，并建立良好的配電市場(chǎng)．這些研究還不成熟，需要進(jìn)一步深入研究，尤其需要對(duì)相關(guān)的繼電保護(hù)、地區(qū)電網(wǎng)孤島運(yùn)行和分布式電源的規(guī)劃進(jìn)行重點(diǎn)研究．關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電；地區(qū)電網(wǎng)；并網(wǎng)運(yùn)行；運(yùn)行與規(guī)劃；繼電保護(hù)；配電市場(chǎng)中圖分類(lèi)號(hào)：TM61；TM

3、727文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—1980(2009)06—0741—08近年來(lái)分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速，但未形成系統(tǒng)理論，也沒(méi)有統(tǒng)一的定義和術(shù)語(yǔ)，除分布式發(fā)電外，北美慣用分散式發(fā)電，南美常用嵌入式發(fā)電，歐洲和亞洲部分地區(qū)則常用非集中式發(fā)電_1]．這些發(fā)電形式實(shí)質(zhì)都是小電源分散發(fā)電，隨著電力系統(tǒng)的誕生而存在，但因交流高壓遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)的發(fā)展及電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，主要的電力供應(yīng)由大型發(fā)電廠(chǎng)集中供給，其作用便被忽視．然而，電力系統(tǒng)發(fā)展至今，集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的弊端開(kāi)始顯現(xiàn)2，并且常規(guī)發(fā)電成本增加，環(huán)境保

4、護(hù)意識(shí)增強(qiáng)，因此小型分散電源發(fā)電尤其是可再生的一次能源發(fā)電又開(kāi)始受到重視．為敘述方便，本文定義：任一電源，如果因?yàn)槠淙萘炕虬l(fā)電目的的原因而被接人地區(qū)電網(wǎng)的某一電壓等級(jí)，則該電源稱(chēng)為分布式電源，采用分布式電源發(fā)電的形式稱(chēng)為分布式發(fā)電．例如，當(dāng)220kV及以上電壓等級(jí)作為輸電網(wǎng)，110kV和35kv作為地區(qū)供電網(wǎng)，10kV作為配電網(wǎng)時(shí)，接入lO～llOkV電網(wǎng)中的任～電源都屬于本文定義的分布式電源．分布式發(fā)電包括小型水力發(fā)電、新型可再生能源(風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮?發(fā)電、不可再生能源發(fā)電(微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)

5、電，燃料電池發(fā)電，垃圾發(fā)電，冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)等)和儲(chǔ)能電源發(fā)電．分布式電源具有以下特點(diǎn)：(a)容量范圍廣，但相對(duì)較小，安裝和運(yùn)營(yíng)靈活；(b)分布廣，遍布地區(qū)電網(wǎng)的各個(gè)電壓等級(jí)，一次能源形式與并網(wǎng)方式多樣；(c)部分分布式電源具有較大的隨機(jī)性和波動(dòng)性，容易受天氣等自然因素的影響[2,4-7；(d)小型的分布式電源監(jiān)視控制能力弱j．為了合理利用分布式發(fā)電技術(shù)，充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，避免產(chǎn)生負(fù)面影響，要求分布式電源的安裝位置和容量大小要恰當(dāng)，運(yùn)行可靠，并且具有一定的控制手段和控制策略，與保護(hù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)．本文首先介紹各種分布式發(fā)電技

6、術(shù)的最新進(jìn)展，然后詳細(xì)探討分布式發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行需要解決的一系列關(guān)鍵問(wèn)題．1分布式發(fā)電技術(shù)1．1可再生能源發(fā)電技術(shù)小型水力發(fā)電的容量為10kW～100MW，多數(shù)為庫(kù)容小或無(wú)庫(kù)容的徑流式電站，不具有調(diào)節(jié)能力，且通信聯(lián)系薄弱，監(jiān)測(cè)難度大，調(diào)度命令難以及時(shí)到達(dá)，因此，目前小型水力發(fā)電處于無(wú)序狀態(tài)[．而小型水力發(fā)電技術(shù)仍在繼續(xù)發(fā)展，如小型水電站變速發(fā)電技術(shù)具有明顯優(yōu)于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的性能，可提高水輪機(jī)效收稿13期：2008—10—06基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(5O677062)；教育部博士點(diǎn)基金(20060294019)；新

7、世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET-07-0745)；浙江省自然科學(xué)基金(R107062)作者簡(jiǎn)介：余昆(1978一)，男，重慶人，講師，博士研究生，主要從事地區(qū)電力經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、地區(qū)電網(wǎng)安全分析與控制研究．742河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第37卷率，減少氣蝕、磨蝕和振動(dòng)，并能明顯提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性，具有廣闊的應(yīng)用前景_8J．風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成熟度僅次于小型水力發(fā)電，其工程造價(jià)(8ooo～9000元／kW)已經(jīng)低于核電，平均電價(jià)可達(dá)到0．56元／(kW·h)(火電為0．36元／(kW·h))_4J，能適應(yīng)商業(yè)化規(guī)

8、模生產(chǎn)．直驅(qū)式同步發(fā)電機(jī)單機(jī)容量可達(dá)2MW，其應(yīng)用將促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的推廣．太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，雖然單電池板的功率小，但整個(gè)太陽(yáng)能電站的容量可以達(dá)到百兆．由于其設(shè)備造價(jià)和發(fā)電成本高，目前不具備大規(guī)模應(yīng)用的條件，就我國(guó)來(lái)說(shuō)，完全商業(yè)化運(yùn)作的并網(wǎng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)(4元／(kw·h)，西方國(guó)家為1元／(kW·h))是常規(guī)能源發(fā)電的1O倍多，設(shè)備造價(jià)(5