于希軍

【摘 要】社會科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的變革，必然會對傳統(tǒng)的模式產(chǎn)生沖擊，為了推動節(jié)能減排的進(jìn)行，我國在2013年發(fā)布了《分布式發(fā)電管理暫行辦法》，其中規(guī)定，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)其接入方式、電量使用范圍，提供高效的分布式發(fā)電并網(wǎng)服務(wù)，同時出臺相關(guān)政策，對于企業(yè)、個人等主體進(jìn)行投資建設(shè)的分布式發(fā)電進(jìn)行補(bǔ)貼。這一舉措給我國電力供應(yīng)部門造成了很大沖擊，對于電網(wǎng)系統(tǒng)的影響同樣巨大。本文在分布式發(fā)電即將主導(dǎo)全國發(fā)電供應(yīng)的背景下，對分布式發(fā)電進(jìn)行探討，對其將要產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究，以促進(jìn)我國早日進(jìn)行分布式發(fā)電的全國普及，進(jìn)行節(jié)能減排方面的改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】分布式發(fā)電 系統(tǒng)規(guī)劃 影響

目前全世界有90%以上的電力生產(chǎn)和電力運(yùn)輸分配是通過集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的方法進(jìn)行的，但是，它具有不能靈活跟蹤負(fù)荷變化、局部事件容易擴(kuò)散成大面積停電的弱點(diǎn)，尤其是電力系統(tǒng)越龐大，其發(fā)生事故的幾率也就越大，給我國電力安全造成影響。對于新技術(shù)和新方發(fā)的實行就成了我國生產(chǎn)建設(shè)迫在眉睫的事情。

1分布式發(fā)電種類

分布式發(fā)電技術(shù)多種多樣，目前在我國主要存在著6種發(fā)電方法，分別是往復(fù)式發(fā)電、斯特林發(fā)電機(jī)發(fā)電、微汽輪機(jī)發(fā)電、天然氣燃汽輪機(jī)發(fā)電、燃料電池、光伏發(fā)電。

1.1往復(fù)式發(fā)電

往復(fù)式發(fā)電機(jī)發(fā)電是以傳統(tǒng)的柴油、天然氣作為主要原料，具有安裝費(fèi)用低、機(jī)械效率高、開停機(jī)簡單方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的傳統(tǒng)分布式發(fā)電方式。由于柴油對環(huán)境影響比較大，天然氣為燃料的發(fā)電機(jī)因為其良好的性能應(yīng)用越來越廣，主要輸出功率在0.5kW-到6.5MW之間[1]。往復(fù)式發(fā)電機(jī)是常見的內(nèi)燃機(jī)，其運(yùn)作方式如圖一所示：

圖一：往復(fù)式發(fā)電及運(yùn)作過程

往復(fù)式發(fā)電機(jī)安裝費(fèi)用低，易于維護(hù)，供電可靠性高，發(fā)電效率可達(dá)到30-40%。柴油發(fā)電機(jī)主要用于工業(yè)和商業(yè)的緊急備用負(fù)荷，而天然氣往復(fù)式發(fā)電機(jī)的應(yīng)用正在逐漸擴(kuò)大，能夠作為連續(xù)供電和削峰機(jī)組，也能應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)裝置中。

1.2斯特林發(fā)電機(jī)

斯特林發(fā)電機(jī)是一種外燃的封閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)電機(jī)，容量范圍在1kW-25kW之間，對于燃料沒有要求，可以選擇任何一種燃料或者是高溫資源，其構(gòu)造如圖二所示：

圖二：斯特林發(fā)電機(jī)構(gòu)造

斯特林發(fā)電機(jī)構(gòu)造簡單，所用燃料廣，免維護(hù)、可靠性高、使用壽命長，但是發(fā)電效率較低，比較適合辦公室或者是家庭供電。在資源緊缺的發(fā)展中國家，也具有廣闊的使用前景，特別是可以使用太陽能、沼氣、植物垃圾熱解氣體作為燃料[2]。

1.3微汽輪機(jī)

微汽輪機(jī)是以天然氣、甲烷、柴油等為燃料的小型汽輪機(jī)，功率只有五百瓦到數(shù)百千瓦之間它的結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)操作容易，并且安裝前導(dǎo)時間極短，是短期分布式發(fā)電供電最好的選擇。其發(fā)電基本過程如圖三所示：

圖三：微汽輪機(jī)運(yùn)行原理

微汽輪機(jī)安裝費(fèi)用較高，發(fā)電效率在26-30%，小于其他分布式發(fā)電方式和大型集中供電電站，但是具有污染小、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于居民家庭和商業(yè)小區(qū)的負(fù)荷冷熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，目前還缺乏實踐運(yùn)用經(jīng)驗和技術(shù)。

1.4天然氣汽輪機(jī)

天然氣燃?xì)鈾C(jī)輪是一種燃燒天然氣的大型燃?xì)鈾C(jī)輪，其構(gòu)造簡單、效率高，可以廢熱利用，容量在0.5MW-40MW之間，是市場上應(yīng)用最廣泛的發(fā)電機(jī)。

天然氣燃汽機(jī)輪環(huán)境污染少、廢熱再利用、可靠性高，發(fā)電效率可以達(dá)到50-60%，耗水量小，占地面積小被大量運(yùn)用在緊急供電設(shè)備中。

1.5燃料電池

燃料電池是新型的發(fā)電技術(shù)，可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電量高達(dá)65%，幾乎沒有污染和噪聲。它燃料范圍廣，適用范圍也極強(qiáng)，容量范圍在100-3000kW內(nèi)。但是技術(shù)還不成熟，安裝、維修都非常昂貴，工作時，由外界供給燃料和氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，起反應(yīng)過程如下：

負(fù)極：H2+2OH- 2H2O+2e-

正極：1/2O2+H2O+2e- 2OH-

電池反應(yīng)：H2+1/2O2==H2O

因為其昂貴的成本，燃料電池的推廣條件還不具備，但是，世界主要電力公司已經(jīng)對其進(jìn)行研究，希望通過降低成本，來使這種污染小、效率高的發(fā)電技術(shù)普及[3]。

1.6太陽能發(fā)電

太陽能發(fā)電技術(shù)是最實用和最輕便的可再生能源發(fā)電技術(shù)，無需燃料，包括光伏發(fā)電和太陽熱發(fā)電兩種。光伏發(fā)電技術(shù)分為獨(dú)立光伏和并網(wǎng)光伏兩種，分別如圖四，圖五所示

圖四：獨(dú)立光伏發(fā)電

圖五：并網(wǎng)光伏發(fā)電

光伏發(fā)電可直接用在住宅區(qū)，在偏遠(yuǎn)地區(qū)也組喲為主要供電來源。太陽能熱發(fā)電是將太陽能聚集起來，加熱工質(zhì)，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電，功率在50-100MW之間。太陽能熱發(fā)電成本較低，吸引了許多國家進(jìn)行研究，有較好的應(yīng)用前景。

除此之外，還有風(fēng)能發(fā)電、海洋能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電小型水利發(fā)電等。

2對系統(tǒng)規(guī)劃造成的影響

配電系統(tǒng)規(guī)劃的主要任務(wù)是根據(jù)在規(guī)劃期間的網(wǎng)絡(luò)中空間負(fù)荷的預(yù)測結(jié)果和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基本情況確定最合適的系統(tǒng)建設(shè)方案，能夠滿足負(fù)荷增長和安全用電的需求，并把配電系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用減到最小。涉及到大規(guī)模的優(yōu)化組合，當(dāng)前采用的電網(wǎng)擴(kuò)展方法有：線性規(guī)劃法、動態(tài)規(guī)劃法、基于Bender分解的整數(shù)規(guī)劃法等。

分布式發(fā)電是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的主流，但短時間內(nèi)不可能代替集中式發(fā)電，給系統(tǒng)規(guī)劃可主要分為以下幾個方面：一、分布式電源的出現(xiàn)會使電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測、規(guī)劃、運(yùn)行帶來更多的不確定性。這主要是因為分布式電源的增多，對于位置和規(guī)模要求嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)問題，極易造成電能損耗的增加；二、系統(tǒng)規(guī)劃一般要考慮5-20年的用電規(guī)劃，假定每年用電需求都會增加，那么在此年限內(nèi)。就需要增加一個或者多個變電所；由于大量的分布式電源的安裝，必然會造成對大型發(fā)電廠依賴的減少，原有單向電源饋電潮流特性將發(fā)生變化，為了維護(hù)電網(wǎng)的安全和平穩(wěn)，分布式電源必須要能夠接受調(diào)度，那么就需要分布式電源單元集成到現(xiàn)有配電系統(tǒng)中，這不僅需要對現(xiàn)有的配電系統(tǒng)改造，還要主動的管理地網(wǎng)；四、由于分布式電源能源多樣化，如何對這些能源統(tǒng)籌和規(guī)劃成為必須解決的問題，國家能源政策和規(guī)劃，將影響系統(tǒng)整體規(guī)劃。

3結(jié)語

雖然我國的分布式發(fā)電還沒有要進(jìn)行大規(guī)模的使用，但未雨綢繆，通過對分布式發(fā)電和其對系統(tǒng)規(guī)劃產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究，能夠讓我們在未來掌握先機(jī)，促進(jìn)分布式發(fā)電的順利普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛曉強(qiáng).基于改進(jìn)微分進(jìn)化算法的配電網(wǎng)分布式電源優(yōu)化規(guī)劃[D].華北電力大學(xué)（北京），2009.

[2]張惠卿，李燕青，劉朝霞.配電網(wǎng)中基于改進(jìn)的多種群遺傳算法的分布式發(fā)電規(guī)劃[J].電力科學(xué)與工程，2010，12：4-8.

[3]楊素萍.我國分散發(fā)供電與集中供電協(xié)調(diào)規(guī)劃理論及應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2008.