分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應用研究綜述

1、    分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應用研究綜述    【摘 要】隨著風電技術的不斷進步，高風速規(guī)?；L資源地區(qū)的減少，對于那些不適合規(guī)?；_發(fā)，但資源條件又比較好的局部地區(qū)，分布式風力發(fā)電提供了電力開發(fā)的一種新思路。本文分析了風力分布式發(fā)電的概念、發(fā)電方式與優(yōu)點，并就風力分布式發(fā)電的接入、運行、故障維護等應用進行綜述。【關鍵詞】分布式發(fā)電；風力發(fā)電；電力系統(tǒng)一、分布式發(fā)電分布式發(fā)電（distributed generation，簡稱dg），通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦（也有的建議限制在3050兆瓦以下）的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、

2、可靠的發(fā)電單元。分布式電源通常接入中壓或低壓配電系統(tǒng)，并會對配電系統(tǒng)產生廣泛而深遠的影響。主要包括：以液體或氣體為燃料的內燃機、微型燃氣輪機、太陽能發(fā)電（光伏電池、光熱發(fā)電）、風力發(fā)電、生物質能發(fā)電等。其中戶用風力發(fā)電是一種很好的分布式電源，特別是在風力資源豐富地區(qū)的城市周邊，用戶用電量較大，應該充分開發(fā)利用。風力發(fā)電的利用方式主要有兩類：一類是獨立運行供電系統(tǒng)，利用小型風力發(fā)電機為蓄電池充電，再通過逆變器轉換成交流電向終端用戶供電；比如常見的城市照明系統(tǒng)。另一類是作為常規(guī)電源并網運行， 風電集中規(guī)?；_發(fā)，建設大規(guī)模風電場，集中送出。對比傳統(tǒng)能源，新能源存在能量密度低、供能過程具有隨機性和間

3、歇性、不能大規(guī)模儲存等特點。風電集中規(guī)?；_發(fā)給電網統(tǒng)一調度和安全運行帶來了一些技術難題，根據(jù)國外風電建設經驗，基本采取的都是分散式開發(fā)模式，很好的發(fā)揮了風電自身的互補性和調節(jié)能力，有效地降低了電網安全運行的風險。全國首個分布式風電場華能定邊狼爾溝分布式示范風電場的成功投產運營，驗證了分散式風電場的在風電開發(fā)領域的技術優(yōu)勢。二、分布式風力發(fā)電的優(yōu)點分布式風力發(fā)電的優(yōu)點主要有以下幾個方面：（1）分布式發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨立，用戶由于可以自行控制，不會發(fā)生大規(guī)模停電事故，所以安全可靠性比較高；（2）優(yōu)化能量利用效率，改善電能質量，分布式風電采用t接，可就近接入當?shù)嘏潆娋€路，實現(xiàn)直供電方式，有效降

4、低遠距離送電造成的能量損耗，同時風電場并網點一般處于電網末端，有效改善配電網電能質量。（3）分布式發(fā)電的輸配電成本較低，無需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，提高輸電線路利用率。（4）調峰性能好，操作簡單，由于參與運行的系統(tǒng)少，啟停快速，便于實現(xiàn)全自動。（5）采取風電分布式接入模式可有效解決大規(guī)模集中式的風電場開發(fā)所帶來的接入難、送出難、消納難、對電網安全影響等問題。（6）相對于集中式風電，降低電網調峰難度，避免“棄風”造成的電量損失，確保項目經營期內的盈利能力。三、風力分布式發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展必要性所謂分散式接入風電項目是指位于用電負荷中心附近，不以大規(guī)模遠距離輸送電力為目的，所產生的電

5、力就近接入電網，并在當?shù)叵{的風電項目。近年來，我國風電集中式規(guī)?；l(fā)展?jié)u趨飽和，同時并網難問題一直懸而未決，脫網事故頻發(fā)，不利于產業(yè)發(fā)展。為了解決這些問題，2011年，國家能源局相繼出臺風電開發(fā)建設管理暫行辦法、關于加強風電場并網運行管理的通知等10多項規(guī)范性文件和行業(yè)標準。與此同時，作為基地化建設風電項目的有益補充，國家能源局相關負責人在多個場合呼吁發(fā)展分散式風電接入項目。國家能源局新能源與可再生能源司副司長史立山多次表示，在風電發(fā)展方向上，應從集中規(guī)?；_發(fā)向集中規(guī)?；c分散式開發(fā)“兩條腿走路”轉向。相比大基地大風電，分散式接入風電項目具有諸多優(yōu)越性。中投顧問高級研究員李勝茂認為，發(fā)展分

6、散式風電項目的優(yōu)勢在于最大限度地利用了風力資源。在發(fā)電環(huán)節(jié)，分散式發(fā)電方式對風速、占地面積等要求較低；在輸電環(huán)節(jié)，分散式發(fā)電方式的輸電距離通常較短等特點。此前，有數(shù)據(jù)顯示，到2015年，并網風電裝機容量達1億千瓦，同時分布式風電裝機規(guī)模達2500萬千瓦。四、分布式風力發(fā)電在電力系統(tǒng)中的應用（一）分布式風力發(fā)電接入1、風能資源分析應通過氣象數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)模擬，以及現(xiàn)場測風等方式進行風能資源分析，提出風電項目主要的風能資源評估成果，以及場址對風電機組安全等級的要求。2、機型選擇及發(fā)電量估算（1）根據(jù)風能資源評價結論、風電機組預選機位的建設條件提出備選風電機組類型，通過綜合技術經濟比較提出推薦機型。

7、（2）結合場址區(qū)風況特征和風電機組功率曲線，在計算理論發(fā)電量的基礎上考慮各種損耗、折減提出風電項目年上網電量與等效滿負荷小時數(shù)。3、工程地質（1）收集場址區(qū)地質資料，了解規(guī)劃場址區(qū)各巖土層的工程地質特性，了解擬建工程區(qū)場地穩(wěn)定性和工程建設的可能性與適宜性。根據(jù)需要進行地質詳細勘察。（2）確定場址地震動參數(shù)，評價工程場地的區(qū)域構造穩(wěn)定性；初步查明風電機組地基巖土體的成因類型、物質組成、工程性狀。初步提出各巖土層的物理力學性質參數(shù)建議值和地基承載力建議值、風電機組基礎型式及持力層的選擇建議；收集環(huán)境水及環(huán)境土體相關資料，初步評價環(huán)境水及土體的腐蝕性。4、電氣（1）風電機組所發(fā)電能通過一級升壓方式升

8、壓，不建風電匯集升壓站。風電機組出口電壓經預裝式箱式變電站升壓至35kv或10kv后接入附近電網現(xiàn)有變電站或線路。（2）風電預裝式箱式變電站宜選用性能可靠、保護完備的箱式變壓器，風電機組與箱式變之間宜采用一機一變的單元接線方式。（3）同一地點相鄰的多臺風電機組應通過組串方式接入系統(tǒng)并網點。（4）風電機組數(shù)量較多時，建設單位可在項目所在縣（市）設立1個運行集控中心，統(tǒng)一負責整個縣（市）的分散接入風電機組監(jiān)控管理、運行維護等工作。5、土建（1）風電機組基礎設計安全標準應參照fd02-2007風電場工程等級劃分與設計安全標準確定。（2）風電機組基礎設計應根據(jù)工程地質巖土體物理力學參數(shù)、風電機組廠家提

9、供的上部結構荷載等資料，按照fd03-2007風電機組地基基礎設計規(guī)定的要求，通過初步計算確定風電機組基礎型式、體型尺寸和工程量。（3）應根據(jù)地質條件情況進行風電機組基礎的地基處理、防腐設計、監(jiān)測設計等設計，并提出箱式變電站基礎和集電線路土建初步的設計方案。（二）風電機組的試運行1、試運行測試制造商的說明中需要包含風電機組安裝后的測試檢查，確保所有設備、控制系統(tǒng)和儀表功能正常。包括但不限于下列內容：啟動；停機；正常及蓄電池順槳測試、葉片零度及槳葉編碼器修正；模擬由于過速或其它典型故障的緊急停機；安全系統(tǒng)的功能測試。2、記錄安裝完成后，制造商的說明書需包含測試、試運行、控制參數(shù)和保護定值等，并作

10、為機組檔案保存。3、試運行后的操作安裝完成后，進入試運行階段，具體需要的操作將由制造商完成。這些不僅僅包含緊固部件緊固，更換潤滑油，檢查零件的運轉，適當調整控制參數(shù)。風場現(xiàn)場要進行危險品的清理和做防腐處理。（三）異常運行和事故處理對于標志機組有異常情況的報警信號，運行人員要根據(jù)報警信號所提供的部位進行現(xiàn)場檢查和處理。1、風電機組在運行中發(fā)生設備和部件超過運行溫度而自動停機的處理：風電機組在運行中發(fā)電機溫度、可控硅溫度、控制箱溫度、齒輪箱油溫、機械制動剎車片溫度超定值均會造成自動停機。待故障排除后 ， 才能再啟動風電機組。2、風電機組液壓控制系統(tǒng)油壓過低而自動停機的處理：運行人員應檢查油泵工作是

11、否正常。如油壓不正常，應檢查油泵、油壓缸及有關閥門 ，待故障排除后再恢復機組自啟動。3、風電機組偏航故障而造成自動停機的處理：運行人員應檢查偏航機構電氣回路、偏航電動機與纏繞傳感器工作是否正常，電動機損壞應予更換，對于因纏繞傳感器故障致使電纜不能松線的應予處理。待故障排除后再恢復自啟動。4、風電機組轉速超過極限或振動超過允許振幅而自動停機的處理：風電機組運行中，由于葉尖制動系統(tǒng)或變槳系統(tǒng)失靈會造成風電機組超速；機械不平衡，則造成風電機組振動超過極限值。以上情況發(fā)生均使風電機組安全停機。運行人員應檢查超速、振動的原因，經處理后，才允許重新啟動。5、風電機組運行中發(fā)生系統(tǒng)斷電或線路開關跳閘的處理：

12、當電網發(fā)生系統(tǒng)故障造成斷電或線路故障導致線路開關跳閘時，運行人員應檢查線路斷電或跳閘原因，待系統(tǒng)恢復正常，向調度申請同意后重新啟動機組并網。五、結束語總的來說，如果把傳統(tǒng)的集中式風電開發(fā)比作在“主動脈系統(tǒng)”里隨機地供應間歇性“血流”，那分散式風電場就像在“毛細血管”進行小范圍的補充。比較來看，分散式風電對電網運行的影響相對效小，這種“分散資源、分散利用”的方式將為風電開發(fā)建設模式提供新的思路。分布式發(fā)電是電力行業(yè)的重大技術改革，隨著電力體制改革的發(fā)展，分布式發(fā)電也可為一些用戶提供一種“自立”的選擇，使其更能適應易變的電力市場。此外，由于分布式發(fā)電設施的安裝周期短，不需要現(xiàn)存的基礎設施，而且與大型的中央電站及發(fā)電設施相比總投資較少，因此在電力競爭性市場建立后分布式發(fā)電的作用將會日益明顯和重要，從而可與現(xiàn)有電力