電氣工程前沿報(bào)告

1、報(bào)告成績(jī)：重慶郵電大學(xué)2015-2016學(xué)年2學(xué)期“電氣工程前沿”課程綜合設(shè)計(jì)報(bào)告分布式發(fā)電姓名：班級(jí)： 學(xué)號(hào)：摘要分布式發(fā)電因投資省、發(fā)電方式靈活、與環(huán)境兼容等特點(diǎn)，目前普遍地與大電網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行， 給現(xiàn)代電力系統(tǒng)運(yùn)行于控制帶來(lái)巨大的變化，大力發(fā)展分布式發(fā)電技術(shù)將是電力系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展 的必然趨勢(shì)。因此，研究分布式發(fā)電具有重要的理論意義和重大的應(yīng)用價(jià)值。本文簡(jiǎn)要介紹了 分布式發(fā)電的概念及幾種新型分布式發(fā)電技術(shù)，分析了分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)及分布式并網(wǎng)電力 系統(tǒng)規(guī)則、電能質(zhì)量、繼電保護(hù)、可靠性等方面的影響，最后對(duì)DG技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：分布式發(fā)電電力系統(tǒng)配電網(wǎng)并網(wǎng)目錄 TOC o 1-5 h

2、 z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document 摘要I HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 一、分布式發(fā)電技術(shù)1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 1.1幾種常見的分布式發(fā)電技術(shù)主要幾種1 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1.2分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)1 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 二、分布式發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題1 HYPERLINK l bookmark27 o C

3、urrent Document 2.1分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)2 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.2 DG并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)影響2DG對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)的影響2DG對(duì)潮流計(jì)算、系統(tǒng)電壓的影響32.2.3運(yùn)行可靠性、電能質(zhì)量的影響32.2.4 DG對(duì)饋線保護(hù)、繼電保護(hù)的影響3三、心得體會(huì)及展望43.1心得體會(huì)4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3.2展望4 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 四、參考文獻(xiàn)5一、分布式發(fā)電技術(shù)DG是指某些靠近用戶側(cè)

4、安裝的中小型發(fā)電裝置，它既是可獨(dú)立于公共電網(wǎng) 直接為少量用戶提供電能，也可將其接入配電網(wǎng)絡(luò)，與公共電網(wǎng)一起共同為用戶 提供電能。1.1幾種常見的分布式發(fā)電技術(shù)主要幾種以燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)和微燃機(jī)（這些裝置以天然氣為常用燃料）等為基本 核心的發(fā)電系統(tǒng)；燃料電池發(fā)電系統(tǒng)；太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電系統(tǒng)；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)； 生物質(zhì)能發(fā)電系統(tǒng)。另外，迅速發(fā)展的儲(chǔ)能技術(shù)也將在分布式發(fā)電中起重要作用。 目前，飛輪儲(chǔ)能、高密度電容儲(chǔ)能以及超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)都已經(jīng)去得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1.2分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)分布式發(fā)電由于其在效率、能源多樣化、環(huán)保、節(jié)能等多方面的優(yōu)越性，再 加上電力市場(chǎng)化的快速發(fā)展，是這種發(fā)電技術(shù)獲得廣泛的關(guān)注，并在

5、某些方面獲 得較大的進(jìn)展（燃?xì)廨啓C(jī)、微燃機(jī)發(fā)電等），其應(yīng)用范圍也相當(dāng)廣泛，可用于醫(yī) 院、療養(yǎng)院、學(xué)校等企事業(yè)單位及住宅小區(qū)等。（1）環(huán)保性 分布式電源以天然氣、輕油、可再生能源等清潔能源為材料，具 有良好的環(huán)保性能。一般來(lái)說(shuō)，與常規(guī)的燃煤火電機(jī)組相比，以天然氣為燃料的 分布式電源排放的SO和固體廢棄料物幾乎為零，CO排放減少50%以上，NO減少 80%。另外，大量的就近供電減少了大容量遠(yuǎn)距離高電壓輸電線的征地面積和線 路走廊，減少了線路下樹木的砍伐，有利于環(huán)保。（2）可靠性 分布式電源采用性能先進(jìn)的中小型、微型機(jī)組，開停機(jī)方便，操 作簡(jiǎn)單，符合調(diào)節(jié)靈活，且各電站相互獨(dú)立，便于用戶自行控制，不會(huì)

6、發(fā)生大規(guī) 模的供電事故。（3）靈活性 分布式電源投資小、占地少，建設(shè)周期，有利于在較短時(shí)間內(nèi)解 決電力短缺問(wèn)題。另外，分布式電源能夠同時(shí)提供熱、電、冷三種能源，并且可 以根據(jù)用戶的特定要求，提供不同溫度等級(jí)的熱量和冷氣。二、分布式發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題近年來(lái)，隨著DG技術(shù)性能不斷得到改善，成本進(jìn)一步降低，DG在經(jīng)濟(jì)、運(yùn) 行以及環(huán)境性能上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐步提高，使得其在電力系統(tǒng)中所占的比重逐步增 長(zhǎng)，DG與常規(guī)電力并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。DG的并網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方面的問(wèn) 題：意識(shí)并網(wǎng)系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和性能；另一個(gè)就是DG并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行、 控制、保護(hù)等各方面產(chǎn)生的影響。2.1分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)DG與電力系統(tǒng)

7、之間存在以下4種關(guān)系：是DG獨(dú)立運(yùn)行向附近用戶供電的 方式：是DG獨(dú)立運(yùn)行但DG 當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)之間有自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置；是DG與系統(tǒng) 并聯(lián)運(yùn)行但DG對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)無(wú)輸出；是DG與系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行且向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸出電 能。DG的實(shí)際用途不同要求有不同復(fù)雜程度的并聯(lián)系統(tǒng)，DG的并聯(lián)系統(tǒng)包括兩 方面的含義：是DG與電網(wǎng)之間建立起物理聯(lián)系的設(shè)備，即硬件。是DG與外 界形成電器聯(lián)系的手段。同時(shí)，依托于硬件的這些電氣聯(lián)系方式還可以實(shí)現(xiàn)DG 單元的監(jiān)視、控制、測(cè)量、保護(hù)以及調(diào)度等功能。實(shí)際應(yīng)用中每個(gè)DG的并網(wǎng)系統(tǒng)并不一定包含所有的組件，其具體選擇受市 場(chǎng)需求、技術(shù)特性以及相關(guān)規(guī)范將在一定程度上最終決定DG對(duì)電力市場(chǎng)的長(zhǎng)期 滲透

8、能力?？梢愿鶕?jù)DG的特性和所要實(shí)現(xiàn)的功能把并網(wǎng)系統(tǒng)分為如下幾種： 逆變器型并網(wǎng)系統(tǒng)，如用于燃料電池、光伏系統(tǒng)和微透平機(jī)組等發(fā)出直流或高頻 交流電的DG。2.2 DG并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)影響隨著DG應(yīng)用日益廣泛，它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)的滲透率也越來(lái)越高，DG與電力系 統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行將使得配電系統(tǒng)從放射狀無(wú)源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榉植加兄行⌒碗娫吹挠性淳W(wǎng) 絡(luò)，配電系統(tǒng)的控制和管理將變得更加復(fù)雜，會(huì)有一系列的問(wèn)題產(chǎn)生。2.2.1 DG對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃、負(fù)荷預(yù)測(cè)的影響DG的加入，使得配電網(wǎng)規(guī)劃中出現(xiàn)許多發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，將導(dǎo)致系統(tǒng)的規(guī)劃與 過(guò)去相比有更大的不確定性。同時(shí)，也使得準(zhǔn)確預(yù)測(cè)負(fù)荷的增長(zhǎng)情況更加困難， 從而影響到后續(xù)規(guī)劃。而合理的規(guī)

9、劃能夠準(zhǔn)確評(píng)估DG對(duì)所在電網(wǎng)的影響，從而 給出DG的最優(yōu)位置和規(guī)模，這樣就可以達(dá)到減小配電網(wǎng)的線路損耗、提高系統(tǒng) 可靠性、為供電消峰、減少輸電阻塞及延緩配電設(shè)備投資新建等目的。因此，為 了充分發(fā)揮DG的效益，并減小和消除DG對(duì)配電網(wǎng)的影響，必須對(duì)DG進(jìn)行合理 的規(guī)劃。2.2.2 DG對(duì)潮流計(jì)算、系統(tǒng)電壓的影響分布式電源接入配電網(wǎng)后，配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，這使得 系統(tǒng)的潮流大小和方向都發(fā)生了改變。但傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法由于沒有考慮 分布式發(fā)電的影響，因而計(jì)算的結(jié)果不再有效。潮流大小和方向的改變同時(shí)影響 到配電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓，使原有的調(diào)壓方案不一定能滿足接入分布式電源后的配電 網(wǎng)電壓要求

10、。因此，隨著DG在配電網(wǎng)中滲透率的不斷增加，必須采用新的潮流 計(jì)算方法來(lái)評(píng)估和分析分布式電源對(duì)電力系統(tǒng)電壓的影 響，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.2.3運(yùn)行可靠性、電能質(zhì)量的影響DG的出現(xiàn)，改變了配電系統(tǒng)潮流的單項(xiàng)模式并使得潮流無(wú)法預(yù)測(cè)，這種非 常規(guī)的潮流模式會(huì)產(chǎn)生多方面的影響：潮流的改變使得電壓調(diào)整很難維持，還會(huì) 導(dǎo)致配電網(wǎng)的電壓調(diào)整設(shè)備，如有載調(diào)壓變壓器、開關(guān)電容器出現(xiàn)異常響應(yīng)，而 且如果從DG流向變電所的潮流足夠大時(shí)DG附近的設(shè)備可能會(huì)過(guò)負(fù)荷，從而影響 系統(tǒng)供電可靠性。DG對(duì)電力系統(tǒng)的可靠性影響是多方面的，既有積極的一面，也有消極的一 面。DG并網(wǎng)后還會(huì)對(duì)提供給其他客戶的電能質(zhì)量產(chǎn)生潛在的影

11、響，這些電能質(zhì) 量問(wèn)題可以概括為電壓調(diào)整、電壓閃變、電壓不平衡、諧波畸變和直流注入幾方 面。2.2.4 DG對(duì)饋線保護(hù)、繼電保護(hù)的影響DG接入配電網(wǎng)后，輻射式的網(wǎng)絡(luò)將變?yōu)槎喾植茧娫春陀脩艋ヂ?lián)的網(wǎng)絡(luò)，潮 流也不再單向地從變電站母線流向各負(fù)荷。傳統(tǒng)的保護(hù)系統(tǒng)是在假定配電網(wǎng) 是在放射狀的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，隨著DG在配電網(wǎng)的滲透，保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)就 發(fā)生了改變。同時(shí)，饋線潮流的不確定性，也將會(huì)給電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置和動(dòng) 作整定帶來(lái)一定的難度。在很多情況下DG接入配電網(wǎng)側(cè)裝有逆功率繼電器，正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)向電網(wǎng) 注入功率，但是當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，短路瞬間會(huì)有DG的電流注入電網(wǎng)，增 加了配電網(wǎng)開關(guān)的短路電流

12、水平，可能是配電網(wǎng)的開關(guān)短路電流超標(biāo)。因此，大 功率DG接入電網(wǎng)時(shí)，必須事先進(jìn)行電網(wǎng)分析和計(jì)算，以確定DG對(duì)配電網(wǎng)短路電 流水平的影響程度。三、心得體會(huì)及展望3.1心得體會(huì)分布式發(fā)電作為一種很有發(fā)展前途的新型發(fā)電和能源綜合利用方式，已經(jīng) 成為21世紀(jì)電力行業(yè)最主要的發(fā)展方向之一。DG具有節(jié)能、環(huán)保、投資少、 占地小的特點(diǎn)，與集中供電相比，分布式電源應(yīng)對(duì)高峰期的電力負(fù)荷更加經(jīng)濟(jì)、 有效，得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。雖然我國(guó)現(xiàn)階段主要依靠傳統(tǒng)集中式大電網(wǎng)滿 足國(guó)民生產(chǎn)生活，但隨著DG技術(shù)的不斷成熟和不可再生能源的緊缺，分布式發(fā) 電作為集中供電的一種補(bǔ)充，將會(huì)在配電網(wǎng)中得到廣泛的應(yīng) 用。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家

13、已經(jīng)對(duì)分布式發(fā)電開展了廣泛的研究和應(yīng)用。但是，我國(guó) 還處于剛剛起步階段，因此，需要繼續(xù)的對(duì)。6投入大量的精力和物力，鼓勵(lì)相 關(guān)人員對(duì)此進(jìn)行廣泛深入的研究。3.2展望分布式發(fā)電作為一種具有廣闊發(fā)展空間的新智能電網(wǎng)型發(fā)電方式，其能源 綜合利用方式得到了廣泛的應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家如歐洲、美國(guó)、日本等已開始研究并 采用多種一次能源形式的結(jié)合，探索大電網(wǎng)系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合的供電 方式，以節(jié)省電網(wǎng)投資、降低能耗、提高系統(tǒng)安全性和靈活性。歐洲提出要充分 利用分布式能源、智能技術(shù)、先進(jìn)電力電子技術(shù)等實(shí)現(xiàn)集中供電與分布式發(fā)電的 高效緊密結(jié)合，并積極鼓勵(lì)社會(huì)各界廣泛參與電力市場(chǎng)，共同推進(jìn)電網(wǎng)發(fā)展。歐 洲有些國(guó)家

14、已經(jīng)成功將風(fēng)力發(fā)電的比例提高到10%以上，其中絕大多數(shù) 是小型、分散式風(fēng)電。比如丹麥所建設(shè)的多數(shù)是1萬(wàn)2萬(wàn)kW的小風(fēng)電場(chǎng)，全 國(guó)300多萬(wàn)kW的風(fēng)機(jī)比較均勻地分布在各地，以“就地上網(wǎng)、就地銷納”為主， 減小了對(duì)電網(wǎng)的影 響，提高了電網(wǎng)的安全性。美國(guó)電力可靠性技術(shù)協(xié)會(huì) (Consortium for ElectricReliability Technology Solutions CERTS) 最早 提出了由分布式發(fā)電技術(shù)構(gòu)成的微電網(wǎng)的概念，并成為眾多微電網(wǎng)概念中最權(quán) 威的一個(gè)。日本立足于國(guó)內(nèi)能源日益緊缺、負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)，也展開了微電 網(wǎng)研究，但其發(fā)展目標(biāo)主要定位于能源供給多樣化、減少污染、

15、滿足用戶的個(gè)性 化電力需求等。目前，中國(guó)的電網(wǎng)還主要以大機(jī)組、大電網(wǎng)的集中供電為主，分布式發(fā)電在 我國(guó)處于剛起步階段，但分布式發(fā)電的特點(diǎn)適應(yīng)中國(guó)電力發(fā)展的需求與方向， 在中國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景3。一方面，充分利用可再生能源發(fā)電對(duì)于中國(guó)調(diào) 整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)環(huán)境、開發(fā)西部、解決農(nóng)村用能及邊遠(yuǎn)地區(qū)用電、進(jìn)行生態(tài)建 設(shè)等均具有重要意義；另一方面，中國(guó)可再生能源總的儲(chǔ)量豐富，發(fā)展?jié)摿κ?巨大。我國(guó)與分布式發(fā)電相關(guān)的技術(shù)研究和開發(fā)已經(jīng)廣泛的展開，由天津大學(xué)承 擔(dān)的分布式發(fā)電供能系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的“973”研究計(jì)劃擬就分 布式發(fā)電需要解決的4個(gè)方面的科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行展開：分布式發(fā)電的運(yùn)行特性及高滲透率下與大電網(wǎng)相互作用的