【摘要】将分布式发电与集中供电相结合，清洁、高效利用能源，是电力工业重要的技术增长点。本文简要介绍了分布式发电的意义和发展现状，从资源、产业和政策出发分析了分布式发电的发展趋势；从继电保护、电能质量、配网规划以及电力市场等方面分析讨论了分布式电源接入系统后对配电网规划和运行造成的影响。

【关键词】电力系统；分布式电源；配电网；并网技术

随着经济社会持续快速发展和以石油、煤炭为代表的化石能源日益面临枯竭，大力发展可再生能源是我国经济社会可持续发展的客观要求。分布式电源是促进风电、太阳能等分散式可再生能源的开发利用、提高清洁能源利用效率、解决偏远农村地区电力供应问题的重要途径，以其独有的投资低、效率高、灵活跟踪负荷变化以及满足能源可持续发展等优点，受到越来越多的关注。世界电力工业模式已出现了由传统集中供电模式向集中和分散相结合的供电模式过渡的趋势，许多发达国家在进行能源结构调整的过程中己经把分布式发电技术放在相当重要的位置。

1 分布式电源的分类

目前关于分布式电源的最大容量、接入方式、电压等级、电源性质等相关界定标准方面，国际上还没有通用权威定义。一般认为分布式电源可定义为利用分散式资源、装机规模小、位于用户附近、通过10（35）kV及以下电压等级接入的可再生能源、资源综合利用和能量梯级利用多联供发电设施，包括风能、太阳能、生物质能、水能、潮汐能、海洋能等可再生能源，以及余热、余压和废气利用发电和小型天然气冷热电多联供等。

关于分布式电源的界定标准，具有如下四个基本特征。一是直接向用户供电，电流一般不穿越上一级变压器。这是分布式电源的最本质特征，适应分散式能源资源的就近利用，实现电能就地消纳。二是装机规模小，一般为10MW及以下。三是通常接入中低压配电网。由于各国中低压配电网的定义存在差异，因此具体的接入电压等级也略有不同，一般为10（35）kV及以下。四是发电类型主要为可再生能源发电、资源综合利用发电、高能效天然气多联供。

在不同的研究领域，分布式电源有不同的分类方式。一般可以根据分布式电源的技术类型、所使用的一次能源及与电力系统的接口技术进行分类。按所利用一次能源是否为可再生能源可以将其分为两类：一类是利用可再生能源的分布式电源，如太阳能发电、风能、地热等发电形式；另一种是利用不可再生能源的分布式电源，如微型燃气轮机、燃料电池、内燃机等。根据与电力系统的接口技术可分为直接与系统相连和通过逆变器与系统相连两大类。若分布式电源是旋转式发电机直接发出工频交流电则为第一类；而逆变器型分布式电源通常指的是将直流电逆变上网（风力发电）和发出高频交流电。按分布式电源的出力是否易于调节，可将其分为易调节和不易调节两类。其中不易调节型分布式电源多为利用可再生资源的发电形式，如风力发电，其出力具有间歇性和随机性，主要是因为所利用的能源是外力无法控制的风能，致其出力也具有不易调节。易调节型分布式电源，主要是利用不可再生能源的发电形式，如微型燃气轮机、内燃机。

2 国内外发展现状

分布式电源的发展由其资源条件、产业基础和政策激励等决定。资源条件决定了分布式电源发展的规模，产业基础决定了分布式电源发展的成本，而激励政策则决定了分布式电源发展的速度。

就风电而言，欧洲风电资源较分散，适宜发展分布式风电，但现在已近饱和，欧洲风电开发已由陆上转向海上，集中式开发、高电压远距离输送是未来风电开发主导模式。就光伏发电而言，欧美发达国家建筑以中低层的独立住宅为主，非常适宜发展屋顶光伏。就天然气而言，欧美各国油气占能源消费比重高，管网发达。美国天然气产量世界第一，天然气消费占一次能源消费比重达到25%，天然气多联供发展条件较好。我国风能、太阳能资源主要富集在“三北”地区，主要以大规模发展为主，分布式开发条件不及欧美；天然气多联供发展存在不确定性；小水电资源丰富，优于欧美。

从产业基础来看，西方国家电力需求增长逐渐减缓，不存在解决大规模用电需求增长问题。电力消费结构以第三产业和居民生活用电为主，负荷较为分散，电力工业发展水平较高，电网网架成熟，适宜通过发展分布式电源满足负荷增长需求。发达国家产业发展起步较早，具备核心设备的自主研发、生产制造能力。我国处于经济高速增长阶段，用电量年均增长率高，但电力系统基础相对薄弱，风电、光伏发电产业基础与国外相当，燃机产业基础与国外尚有差距。

政策层面上，德国对可再生能源采用固定上网电价机制，由电网企业负责上、下网电量和自用电量的计量，由政府进行电价补贴。美国主要采用投资税抵免、投资补贴、配额制等政策，天然气多联供根据系统效率确定补贴幅度。日本光伏发电采取初始投资补贴和固定上网电价政策相结合的激励政策。我国小水电实行成本核算电价机制，风电、生物质发电采用标杆上网电价政策，光伏发电主要实行投资补贴政策和标杆上网电价，天然气多联供政策尚有欠缺。

目前我国分布式电源以小水电为主，装机规模和发电量均居世界第一；近年来余热、余压、余气等资源综合利用和生物质发电增长迅速，居世界前列；但分布式光伏、风电、天然气多联供还处于发展初期，规模相对较小。总体来看，我国分布式电源的发展规模并不落后，但是受到资源条件、激励政策和产业基础的影响，存在明显的技术类型差异。随着激励政策的进一步完善和产业基础的发展壮大，分布式发电规模将进一步得到发展。

3 分布式光伏发电并网对电网的影响

与传统的大型电厂相比，分布式发电具有规模小、建设周期短，投资成本低、风险小等特点。一方面，可以推迟或减少对输、配电网升级改造所需的巨额投资，另一方面，由于分布式电源通常建在负荷附近，还可以很大程度上减少电能损耗，降低输配电成本。随着分布式发电技术的不断成熟完善，其在整个系统中也比重越来越大，并网后对运行和规划都会产生影响。

3.1分布式电源对配电网运行的影响

1.对电能质量的影响

（1）对稳态电压分布的影响

传统配电网一般呈辐射状，在稳态运行状况下，沿馈线潮流方向电压逐渐降低。接入分布式电源后，在稳态运行情况下（视负荷恒定不变）由于馈线上的传输功率减小以及分布式电源输出的无功的支持，使得沿馈线的各负荷节点处的电压被抬高。电压被抬高多少与接入的分布式电源的位置及总容量的大小有关。

（2）谐波问题

分布式电源接入系统后可能引发的另一个问题就是谐波问题。谐波的来源有两种可能，一是分布式电源本身就是一个谐波源，二是分布式电源中采用的一些电力电子设备。在正常状态下，谐波干扰的程度取决于变流器装置的设计结构及其安装的滤波装置状况，同时与电网的短路容量有关。

2.对系统潮流和网损的影响

在负荷附近安装分布式电源后，配电网的潮流分布和网损将发生变化。对馈线来讲，在某个负荷节点上安装有分布式电源后，不仅改变电源的总容量，线路上的有功和无功也都将减少。可能在重合闸动作时没有跳离线路，导致非同期重合闸或故障点电弧重燃等潜在的危险状况。分布式电源对系统网损的影响，则取决于分布式电源的位置、容量以及网络的拓扑结构等因素，增加了网损管理的复杂度。

3.对系统保护的影响

配电网往往是辐射状、单电源、潮流单方向流动的。当系统引入分布式电源后，配电网将成为一个多电源系统，在故障发生时短路电流大小和短路电流方向都将改变，对系统保护产生很大的影响。表现在以下几个方面：

（1）当分布式电源接入配电线路后，线路保护的灵敏度降低或者保护范围缩小。若并网点位于速断保护死区，不改变保护系统的情况下，只能由后备过流保护动作切除故障，这增加了故障对电网的影响；若调整速断保护定值，则可能造成速断、过流保护和其他控制装置之间无法协调，导致保护误动作。

（2）相邻线路故障时分布式电源可能引起所在线路保护误动作。如果故障发生在距离母线较近的部分，由于分布式电源的作用，其所在线路的线路保护检测到的故障电流值将大于其整定值，从而引起误动作，使分布式电源所接线路无故障跳闸。

（3）分布式电源对重合闸的影响。当分布式电源接入配电线路后，如果线路因故障跳闸，所形成的孤岛保持了功率和电压在额定值附近运行，但分布式电源极有可能在重合闸动作时没有跳离线路，导致非同期重合闸或故障点电弧重燃等潜在的危险状况。

3.2分布式电源对配电网规划的影响

分布式电源的出现给传统的配电网规划带来了实质性的挑战，使得电网规划人员在选择最优方案时必须考虑它所带来的影响，具体包括以下几个方面：

1.产生配电网双向潮流

不含分布式电源的配电网通常采用环网结构、开环运行，潮流单向流动。分布式电源接入配电网产生了双向潮流，给传统的配电网调压和继电保护带来影响。配电网的调压规则是以潮流从变电站流向用户为基础的，但在分布式电源接入电网之后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向有可能发生改变，从而使电力系统中某些部分的电压也发生变化。分布式电源接入产生的双向潮流问题给传统的配电网过流保护也将带来影响，导致保护失去选择性或者灵敏度降低。如果分布式电源对故障电流的贡献足以改变短路水平，还将引起熔断器和断路器的不匹配，影响电力系统的可靠性和安全性。

2. 增加不确定性因素

分布式电源会使电力负荷预测、规划和运行与过去相比有更大的不确定性。由于大量的用户会安装分布式电源为其提供电能，使得配电网规划人员更加难于准确预测负荷的增长情况，从而影响后续的规划。另外，分布式电源虽然可以减少电能损耗，推迟或减少电网升级改造的投资，但不适当的分布式电源规模与接入位置也可能会导致电能损耗的增加，导致网络中某些节点电压的下降或出现过电压，还会改变故障电流的大小、持续时间及其方向。此外，可再生能源的分布式电源，如风电机、光伏发电等，其随机波动性、间歇性和不可控性，也给运行增加了不确定性因素。

3.增大问题求解难度

配网规划一般考虑5-20年。一般情况下，在此年限内，通常假定电网负荷逐年增长，新的中压/低压节点不断出现，结果会增建一个或更多的变电站。由于规划问题的动态属性同其维数相关联（通常几千个节点需要同时考虑），若再出现许多发电机节点，寻找到最优的网络布置方案（即可以使建造成本、维护成本和电能损耗最小的方案）将更加困难。

4.增加运营管理难度

对于在配电网安装分布式电源的用户或独立投资商，他们与维护电网安全和供电质量的配电网公司之间存在一定的冲突。因为大量分布式电源接入将对配电网结构产生重大影响。一系列包括电压调整、无功平衡、继电保护在内的综合性问题将影响系统的运行。为了确保电网的安全与优质运行，必须添置电力电子设备，实施相应的控制策略与调节手段，将分布式电源集成到配电系统。这不但需要改造现有的配电自动化系统，还需将配电网被动管理转变为主动管理。

此外，鉴于分布式电源机组类型及所采用一次能源的多样化，如何在配网中确定合理的能源结构，如何协调和有效地利用各种类型的电源成为新出现，而且迫切需要解决的问题。因此，分布式电源的广泛应用，使得国家能源政策、能源规划等直接渗透到与分布式电源有关的电力系统规划中，并影响规划的决策过程。

5.降低供电设施利用率

作为架设线路的替代方案，分布式电源能扩大配电网的供电容量。因而分布式电源接入配电网可以延缓或避免配电网投资。但另一方面，若分布式电源接入供电容量充裕的区域或节点则可能导致原有供电容量长期处于备用或闲置状态，降低了供电设施利用率，产生沉没成本，使原规划方案的配电公司投资无法按期回收。

4结语

分布式发电因拥有诸多优势得到了国家政策的大力支持，为分布式发电的发展提供了广阔的空间。随着全球资源环境压力的不断增大以及电力市场化进程的不断深入，越来越多的分布式电源将接入电网并网运行。但分布式电源对电网无论是技术上的影响，还是经济上的影响，均与其在系统中所处的位置和容量密切相关。因此，电网企业必须前瞻性地研究分布式发电的并网问题，在保障电网安全运行的前提下，鼓励分布式发电的发展；另外，电网企业有必要采取经济、宣传等手段，引导分布式发电的合理建设与布局，实现电网与分布式电源投资商双赢的局面，促进分布式发电的大力发展。

参考文献

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