分布式发电对电力系统分析的影响

　　摘. . 要：本文以分布式发电作为研究对象，重点分析它对我国电力系统分析的影响。具体探讨中概述了分布式发电内涵；分析了分布式发电技术；于此基础上，分别从电力市场、电能质量、继电保护、电压方面，探讨了分布式发电对电力系统分析的影响。

　　关键词：分布式发电；电力系统；分析；影响

　　在以工业 4.0 为主导的新一轮工业革命浪潮推动下，世界各国相继推出了以“制造业为王”的工业发展战略，加速了电力行业的产业化改革。我国在此浪潮之下，一方面，结合总体经济体系建设框架，在本土市场与国际市场进行“经济并轨”后，制定了“全球电力输配送”方案，并配合“中国制造 2025”在电力系统方面实施了全面深化改革。另外，我国的改革具有系统性改革特征，在电力系统全面转型升级过程中，也增强了与生态文明、城市文明、工业文明的全面关联，提高了分布式发电在整个电力系统方面的“全要素生产率”

　　［1］ 。

　　1. 分布式发电内涵

　　英文“Distributed Generation”翻译成中文为“分布式发电”，作为一种发电方式，它与集中式发电或供电相对，二者的区别集中在发电设施的设置差异方面。比如，集中式发电将发电设施设置于大型发电站内，通过一体化的发电为电力系统提供运转电力。而分布式发电则从用电需求出发，将发电设施分布于配电网用电区域，如工业区附近、城镇或村级单位附近。简单讲，就是根据不同区域的电力消费情况科学合理的设置发电设施 ［2］ 。从内涵层面分析，分布式发电实质上是一种基于电力产业转型升级的发电方式，从根本上将电力生产制造、电力营销、电力产品售后服务进行了单元化的分布处理，克服了把“鸡蛋放到一个篮子”的集中式发电弊端与局限性。因此，在其“工具理性”基础上，将分布式发电的效用生产效率扩展到了“价值理性”，全面提升了电力系统的产业化运营效率，能够产出较大的综合效益。

　　2. 分布式发电技术分析

　　分布式发电技术与新能源的发展密切关联，一方面，可以借助燃料电池、太阳能光伏、风力发电、地热能发电、核能发电，以及太空微波能源发电等，将电力能源供给与电能消费分布于不同的电力使用区域 ［3］ 。另一方面，分布式发电可以在高效利用各种能源的同时，运用“供求关系”全面化解能源危机，降低能源消耗，将原来单一的物质生产效率，扩增到电力能源的效用生产效率层面。下面结合当前分布式发电中使用较多的太阳能光伏电池发电、风力发电技术展开分析。

　　以太阳能光伏电池发电为例，我国地处中纬度区域，地理结构分布呈现为“三级阶梯”，在“平原”、“山地”、“高原”均有充足的太阳能可资利用。由于我国在前期工业发展时期大力发展光伏电池，积累了诸多经验，创新了诸多技术，加上农村单位数量大、工业发展规模大。目前已经将光伏电池板的安装与使用，以及电力消费和电力生产收益再分配，进行了统筹规划与发展，有利于用户在满足自身用电的同时，将其转为营收渠道。太阳能光伏电池发电技术的原理相对简单，主要是通过“太阳能——半导体材料——电能”之间的转换过程，实现电能生产与电能应用。当前的应用经验表明，生产规模化、安装简单化、维护便利化、使用持久化、资源节约化是其主要优势，其不足之处主要体现在电能转化率方面，仍需要通过质量体系管理标准制定与电能转化技术研发设计进行解决。

　　以风力发电技术为例，可以借助独立风力发电设备进行电力生成与存储，然后利用电力并网的方式实现集中式管理与分布式使用［4］ 。风力发电主要由“自然风——风力机——发电机——风电场”

　　构成，发电原理就是通过风力机将风力转化为电能，再利用发电机将其供应到电力用户终端。当前风力发电以“并网型”和“离网型”为准，风力发电技术应用范围相对较大，包括海上风力发电与陆上风力发电，由于受到自然风力的影响，其缺点表现在等功率发电方面。因此，在局部区域应用方面仍然受到一些条件限定。就现阶段风力发电技术应用情况看优势明显，但运维管理方面仍因“高度问题”存在一定的维护困难。

　　3. 分布式发电对电力系统分析的影响

　　下面结合对分布式发电方式与电力分配方案的初步理解，分别从分布式发电对电力系统分析的总体影响与具体影响两个角度进行分析。

　　3.1 分布式发电对电力系统分析的总体影响

　　分布式发电作为一种新型发电方式或电力分配方案，在实质上与传统集中式发电方案存在本质性差异。因此，它对于电力系统的影响属于系统性影响。

　　首先，分布式发电方案实施后，会使电力市场发生一定变化，如对电力市场利益的分割、对电力营销方式的改变、对电力产业链的优化等。其次，会对电能质量产生直接影响，集中式发电会存在电力生产过剩与电力消费不足之间的根本性矛盾，当电能质量发生变化，可以局部化解这个根本矛盾，并逐渐在分布式发电范围扩大后，全面解决该问题。第三，在分布式发电方式下电力电压会发生一系列变化，前期实践中必然出现电压不稳定、电压过大或过小的问题，这些问题只能借助实践经验总结与数据积累与预测分析逐步解决 ［5］ 。第四，分布式发电会使继电保护发生一系列变化，需要配套的设置较大数量的继电保护装置，实现分布式区域内的继电保护目标等。所以，下面从这四个受到主要影响的层面展开分析。

　　3.2 分布式发电对电力系统分析具体影响

　　3.2.1 分布式发电对电力市场的影响

　　分布式发电的出发点立足于电力消费市场，因而首先会对电力市场产生直接影响。一方面，会在电力市场中扩大“市场在资源分配方面的基础性作用”，使电力市场向多元化方向发展，并在满足电力消费市场需求的同时，解决“供给侧”问题。另一方面，在分布式发电规模化发展过程中，使电力市场产生新的竞争，带动电力市场发生巨变，扩大电力营销层面的竞争，间接提升电力营销服务品质。尤其是电力市场的利润分割，将进一步加剧电力企业的全面深化改革与转型升级。

　　从当前我国总体经济体系建设新框架看，分布式发电将会通过对电力市场的影响，进一步优化电力生产制造产业链。比如，以市场为基的产业化发展与商业化运营模式中，通过分布式发电方案的实施，原来的电力以“工业设计能力”主导的电力生产制造产业链，将逐渐在分布式发电方式下，将主动权转移到电力消费者方面，从而形成以电力消费者主导的新型产业链。比如，电力消费者逐渐会向“定制化”

　　方向转移，进而促进电力产业构建以“电力产品私人定制”路径为准的“订单处理 + 材料与设备选择 + 生产制造 + 售后服务”的“4+1”

　　产业链，从而拓宽我国电力产业的发展路径等。

　　3.2.2 分布式发电对电能质量的影响

　　从太阳能光伏电池发电与风力发电技术的应用现状看，分布式发电中因电能转换与电力设施的维护管理问题，仍然会影响电能质量。

　　而且，在应用较多的电力电子转换器情况下，非线性负载的增加也会使电压发生波形畸变与电流波形畸变，从而影响电网的安全运行。比如，当电源功率较大时，启动电源即会在短时间内发生电网电压闪变现象；再如，在转换器数量增加时产生的谐波污染也会弱化电能质量。

　　但是，当并网方式增加或电力使用区域分布数量增加时，电网负荷会随之降低，并减少故障的发生，有利于电网的稳定运行。

　　另一方面，分布式发电方式下的电能质量稳定后，也能够节约在电流保护方面的资源配置，简化运行。比如，以广大农村地区为例，在相对偏远区域电力基础设施建设成本投入高、电力电压不稳定、电能质量相对较差。既不能满足此类地区在产业化扶贫过程中的电力需求，也不在电器数量增加、电器使用频率增加了条件下，提供较为优质的电力服务。因此，采用分布式发电后，直接将电力生产与电力消费集中到同一区域，可以保障其稳压的同时，实现电能电量的富余与电能质量的提高，进而化解产业发展与电能质量之间的矛盾。

　　3.2.3 分布式发电对电力电压的影响