分布式发电技术及其并网运行研究综述.pdf

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1、第37卷第6期河海大学学报(自然科学版)V01．37No．62009年IJ月JoumalofHoha／University(NaturalSciences)Nov．2OO9DOI：10．3876／j．issn．1000-1980．2009．06．026分布式发电技术及其并网运行研究综述余昆2，曹一家，倪以信，陈星莺2，郭创新(1．浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027；2．河海大学电气工程学院，江苏南京210098；3．清华大学电机系，北京100084)摘要：在介绍分布式发电技术相关进展情况的基础上，重点分析讨

2、论了分布式发电并网运行必须解决的关键问题和目前的研究情况．分布式发电并网运行会影响地区电网的安全稳定运行，需要研究相应的稳态和动态分析与控制方法、继电保护的配置和配合策略、动态电能质量控制方法；为了能够充分利用分布式发电的优点，避免其不利影响，还需要对分布式电源及其相关的无功电源进行规划，并建立良好的配电市场．这些研究还不成熟，需要进一步深入研究，尤其需要对相关的继电保护、地区电网孤岛运行和分布式电源的规划进行重点研究．关键词：分布式发电；地区电网；并网运行；运行与规划；继电保护；配电市场中图分类号：TM61；TM

3、727文献标识码：A文章编号：1000—1980(2009)06—0741—08近年来分布式发电技术发展迅速，但未形成系统理论，也没有统一的定义和术语，除分布式发电外，北美惯用分散式发电，南美常用嵌入式发电，欧洲和亚洲部分地区则常用非集中式发电_1]．这些发电形式实质都是小电源分散发电，随着电力系统的诞生而存在，但因交流高压远距离输电技术的发展及电网规模不断扩大，主要的电力供应由大型发电厂集中供给，其作用便被忽视．然而，电力系统发展至今，集中发电、远距离输电和大电网互联的弊端开始显现2，并且常规发电成本增加，环境保

4、护意识增强，因此小型分散电源发电尤其是可再生的一次能源发电又开始受到重视．为叙述方便，本文定义：任一电源，如果因为其容量或发电目的的原因而被接人地区电网的某一电压等级，则该电源称为分布式电源，采用分布式电源发电的形式称为分布式发电．例如，当220kV及以上电压等级作为输电网，110kV和35kv作为地区供电网，10kV作为配电网时，接入lO～llOkV电网中的任～电源都属于本文定义的分布式电源．分布式发电包括小型水力发电、新型可再生能源(风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能)发电、不可再生能源发电(微型燃气轮机发

5、电，燃料电池发电，垃圾发电，冷、热、电联产等)和储能电源发电．分布式电源具有以下特点：(a)容量范围广，但相对较小，安装和运营灵活；(b)分布广，遍布地区电网的各个电压等级，一次能源形式与并网方式多样；(c)部分分布式电源具有较大的随机性和波动性，容易受天气等自然因素的影响[2,4-7；(d)小型的分布式电源监视控制能力弱j．为了合理利用分布式发电技术，充分发挥其优点，避免产生负面影响，要求分布式电源的安装位置和容量大小要恰当，运行可靠，并且具有一定的控制手段和控制策略，与保护系统协调．本文首先介绍各种分布式发电技

6、术的最新进展，然后详细探讨分布式发电并网运行需要解决的一系列关键问题．1分布式发电技术1．1可再生能源发电技术小型水力发电的容量为10kW～100MW，多数为库容小或无库容的径流式电站，不具有调节能力，且通信联系薄弱，监测难度大，调度命令难以及时到达，因此，目前小型水力发电处于无序状态[．而小型水力发电技术仍在继续发展，如小型水电站变速发电技术具有明显优于传统同步发电机的性能，可提高水轮机效收稿13期：2008—10—06基金项目：国家自然科学基金(5O677062)；教育部博士点基金(20060294019)；新

7、世纪优秀人才支持计划(NCET-07-0745)；浙江省自然科学基金(R107062)作者简介：余昆(1978一)，男，重庆人，讲师，博士研究生，主要从事地区电力经济运行、地区电网安全分析与控制研究．742河海大学学报(自然科学版)第37卷率，减少气蚀、磨蚀和振动，并能明显提高电力系统的静态和暂态稳定性，具有广阔的应用前景_8J．风力发电技术的成熟度仅次于小型水力发电，其工程造价(8ooo～9000元／kW)已经低于核电，平均电价可达到0．56元／(kW·h)(火电为0．36元／(kW·h))_4J，能适应商业化规

8、模生产．直驱式同步发电机单机容量可达2MW，其应用将促进风力发电技术的推广．太阳能光伏电池发电技术已经成熟，虽然单电池板的功率小，但整个太阳能电站的容量可以达到百兆．由于其设备造价和发电成本高，目前不具备大规模应用的条件，就我国来说，完全商业化运作的并网光伏发电上网电价(4元／(kw·h)，西方国家为1元／(kW·h))是常规能源发电的1O倍多，设备造价(5