分布式电源和微电网技术

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（一）分布式电源对配电网的影响
(3) 继电保护
对10kV三段式电流保护的影响 接入线路末端
k1点故障，无论接入容量大小，对各点保 护没有影响；
k2点故障，若接入容量足够大，P2感受到 反向电流，过电流保护可能动作；
k3点故障，P3电流保护 灵敏度随接入容量的增 大而增加，若接入容量 足够大，可能造成P2先 于P1误动；
蒙古
内蒙
俄罗斯 远东
东北 三省
宝清
辽宁
跨区远距离输电主要解决 能源资源与能源消费地域 逆向分布，实现全国范围 的资源优化配置。
宁 陕山 夏 西西
湖北
山东
受端负荷
江苏
中心安徽地区
浙江
区域内集中发电通过 大容量、高参数机组 集中供电，实现能源 高效利用。
湖南
南方
江西
福建
台
湾
广西 、 广东
分布式发电促进分散式能源
天然气发电 农林废弃物直燃发电、农林废弃物气化发电 垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电
地热能发电 潮汐发电、波浪发电
燃料电池发电
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（二）分布式电源主要技术类型
按并网接口类型划分
序号 1 2 3
能源类型
同步电机接口
异步电机接口 电力电子
变流器接口
发电技术
转炉煤气/高炉煤气/工业余热余压发电 碟式光热发电 采用气发电、
水力资源丰富，风能和太阳能资源条件一般。分布式发电应重点 发展小水电，在风资源较好的地区，适度发展分布式风电。
南方 地区
风资源一般，西南部的水和太阳能资源较好，在沿海地区建设有 液化天然气站，天然气资源有一定保障。适合在广州等大城市或 工业园区建设天然气多联供示范项目；在大中型城市推广建筑光 伏系统；在西南部积极开发小水电；在沿海地区发展分布式风电。
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（一）分布式电源对配电网的影响
(1) 电能质量 产生的原因 大量单相光伏发电系统接入可能导致三相电流不平衡 无隔离的逆变器并网易导致直流分量
给定正弦波 信号中含有 直流分量
控制系统反 馈通道的零 点漂移
脉冲分配及 死区形成电 路
开关管特性 不一致
逆变器输出的高频SPWM波中含有一定的直流分量
0
20000
3000
3000
1500
5000
2700
184700
16700
2020年分布式电源装机占比约9%，是我国电力供应体系中的重要部分。 基于我国能源资源特点、经济发展阶段和节能环保要求，跨区远距离输电、区内
集中式发电与积极推动分布式电源三者缺一不可、有机统一。 大电网集中式供电是我国电力供应的主体方式，分布式电源是重要补充。
k2点故障，对各保护影响不 大；
k3点故障，P3电流保护灵敏 度随接入容量的增大而增加， 若接入容量足够大，P1过电 流保护可能误动；
k4点故障，若接入容量足够 大，影响同上；P3由于电流 助增作用，电流速断保护范围 可能延伸到下一级线路，造成 越级跳闸。
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（一）分布式电源对配电网的影响
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（三）我国分布式电源发展路线
我国分布式电源的发展布局
华北 地区
天然气管网相对发达，太阳能、风能资源较为丰富。在大城市和 工业园区，建设天然气分布式发电示范项目，技术条件成熟后进 行推广使用；在大中型城市中推广建筑光伏系统；在风资源较好 的郊区或农村地区建设分布式风电，就近接入配网。
装备 技术
组件年产能超过3000万千瓦，约占世界3/4，产能过剩近 半，价格跌幅超过50%。逆变器、控制及成套设计等核心 技术仍与国外存在一定差距。
（二）分布式电源主要技术类型
天然气发电
资源 条件
资源不足，管网设施不完善，当前存在开发热情高，但落实 较少的情况，大规模发展天然气多联供存在不确定性。
对于一些可靠性要求较高的工业和商业用户，分布式发电可作为备 用机组，提高供电可靠性，减少停电损失，并在电网意外事故（战争、 地震、暴风、雨雪冰冻等）情况下维持向重要用户供电。 促进节能减排
分布式电源通过能源的梯级利用，可以提高能源综合利用效率。采 用天然气燃料或可再生能源的分布式发电，可减少有害物排放，减轻环 保压力。 降低系统损耗
装备 技术
多联供发电机组均为进口。2012年1月国内首台100kW微 型燃气轮机在哈尔滨研制成功并稳定运行，我国初步具备微 型燃气轮机的自主研发能力。
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（三）我国分布式电源发展路线
我国分布式电源的发展定位
哈萨克 斯坦
伊犁 新疆
吐哈 准东
酒泉
西藏
西北
川渝 西南
东 南 亚Fra Baidu bibliotek
俄罗斯东 西伯利亚
分布式电源电力大多就地消纳，通过优化电源布局，合理设计电源 容量，可以减少配电网的功率输送，降低输送线路的损耗。
（二）分布式电源主要技术类型
按能源类型划分
序号 1 2 3 4
5
6 7 8
能源类型 太阳能 风能
资源综合利用 天然气
生物质
地热能 海洋能 燃料电池
发电技术 光伏发电、碟式光热发电 定桨距异步风机，双馈异步风机，永磁直驱风机 煤层气、转炉煤气、高炉煤气、工业余热余压
型可再生能源发电、大型燃气蒸汽联合循环机组不属于分布式电源。
* 目前美国能源署已不再将单机1MW以上的电源纳入分布式电源统计范畴。
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（一）分布式电源基本概念
主要作用
解决偏远地区供电问题 部分农牧地区和偏远山区，要形成规模化、集中式供电网需要巨额
投资，而分布式发电技术则可弥补集中式供电在这些地区的局限性。 提高重要用户供电可靠性
东北 地区
西北 地区
对居民供暖需求较大，应根据地区热负荷特性，发展规模合理的 热电联产系统；在大中型城市中建设天然气分布式冷热电联供示 范项目和推广建筑光伏系统；在风资源条件较好的地区建设分布 式风电。
天然气资源和风能、太阳能资源较为丰富，适宜在能源负荷较为 密集的城市中心建设天然气冷热电联供示范项目和建筑光伏系统； 在风资源较好的郊区或农村地区建设分布式风电，就近接入配网。 西藏、青海的偏远地区，适合发展小水电、分布式风能和太阳能 光伏发电等解决能源供应问题。
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（一）分布式电源对配电网的影响
(2) 运行控制
原有的调压方案不能满足接入分布式电源后的配电网电压调节要求。因 此必须评估分布式电源对配电网电压的影响，研究新的调压策略
对有载调压分接头动作影响
高电压 ：DG接入馈线，变压 器一次电压接近上限时
低电压：DG安装在LTC或者电 压调节器侧
（一）分布式电源基本概念
我们的定义 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。 * 我国分布式电源发展重点是风电、光伏发电、小水电和小型天然气多联供
等技术类型。
* 分布式电源的概念常常与可再生能源发电、热电联产的概念发生混淆，大
k4点故障，若接入容量 足够大，影响同上；P3 由于电流助增作用，电 流速断保护范围可能延 伸到下一级线路，造成 越级跳闸。
（一）分布式电源对配电网的影响
(3) 继电保护
对10kV三段式电流保护的影响 接入线路中间位置
k1点故障，P2电流保护灵敏度增加， P1由于电流助减作用，灵敏度将下降， 接入容量越大电流助减越明显；
的开发利用，提高能源综合
利用效率，促进节能减排，
解决偏远地区的电力供应。
（三）我国分布式电源发展路线
我国分布式电源的发展定位
电源类型
水电 抽蓄 煤电 燃气 核电 风电 生物质 太阳能 总计
2020年电源结构（万千瓦）
总规模
分布式发电
34400
7500
5000
0
103400
0
5900
2000
8000
电压波动 和闪变
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（一）分布式电源对配电网的影响
(1) 电能质量 产生的原因 通过电力电子变流器并网，易产生谐波；
PWM 技术
变流器采用PWM技术，高频 开关过程中必然产生谐波电 流注入系统。
并联 谐振
谐波会在逆变器的入口滤波电容 器和系统阻抗变压器产生并联谐 振；多组逆变器并联可能导致特 征次谐波叠加
地热发电、潮汐发电 生物质直燃发电等
定桨距异步风机，双馈异步风机
采用全功率变流器的永磁直驱风力发电 光伏发电
采用微型燃气轮机的煤层气、天然气及沼气发电 波浪发电 燃料电池
（二）分布式电源主要技术类型
风力发电
资源 条件
80%风能资源分布于三北和东南近海，适宜于集中开发； 20%分布于中东部地区，其中大部分仍以集中开发为主， 少量适宜分布式。
装备 技术
制造能力逐步提升，年产能超过1500万千瓦，但机组设计、 关键控制部件等核心技术还有待突破
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（二）分布式电源主要技术类型
光伏发电
资源 条件
光资源富集在西北和华北。西北华北荒漠地区适宜集中式开 发。分布式光伏发电主要包括建筑屋顶和农牧区户用光伏。 我国城市以高层建筑为主，发展条件不及欧美。
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分布式电源和微电网技术
中国电力科学研究院·新能源研究所 2014年04月29日
朱凌志 13776667085 zhulingzhi@epri.sgcc.com.cn
报告内容
一．分布式电源概述 二．分布式电源并网技术 三．分布式电源并网标准 四．分布式电源相关政策 五．微电网基本概念与研究情况 六．微电网关键技术
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（一）分布式电源基本概念
国外定义
国际 能源署
服务于当地用户或当地电网的发电站，包括内燃机、小型或 微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电技术，以及能够进行能 量控制及需求侧管理的能源综合利用系统。
美国 小规模、分散布置在用户附近，可独立运行、也可以联网运 能源部 行的发电系统。
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报告内容
一．分布式电源概述 二．分布式电源并网技术 三．分布式电源并网标准 四．分布式电源相关政策 五．微电网基本概念与研究情况 六．微电网关键技术
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（一）分布式电源对配电网的影响
(1) 电能质量 产生的原因 风电、光伏发电输出功率随机性易造成电网电压波动和闪变
天气变化
功率波动
（三）我国分布式电源发展路线
我国分布式电源的发展布局
华东 地区
用能负荷密集，天然气管网相对发达，沿海地区风能资源较好， 太阳能资源条件一般。适宜在大城市和城市工业园区建设天然气 冷热电联供示范项目，并待条件成熟后进行推广；在大城市中推 广建筑光伏系统；在沿海风资源较好的地区建设分布式风电。
华中 地区
丹麦能源 靠近用户，不连接到高压输电网，装机规模小于1万千瓦的 环境部 能源系统。
（一）分布式电源基本概念
基本特征
一． 直接向用户供电，潮流一般不 穿越上一级变压器。
电网
电网
二． 装机规模小，一般为10MW及以下。
18个典型国家（组织）中，13个为10MW及以下， 3个为数十MW级，2个为100MW级。
对VQC影响
DG启停，无功变化造成VQC动 作次数越界
QL QG
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 t
（一）分布式电源对配电网的影响
(3) 继电保护
对10kV三段式电流保护的影响
由瞬时电流速断保护、定时限电流速断保护与过电流保护组成的 三段式电流保护具有保护原理简单、可靠性高的优点，并且在一般情 况下也能够满足快速可靠切除故障的要求，因而在10kV配电网中得 到广泛应用。分布式电源大量接入配电网后，系统的潮流重新分布， 短路故障时，故障电流的大小和流向也会因分布式电源的接入位置和 接入容量的不同产生很大的不同，从而对三段式电流保护动作行为产 生不同的影响。
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（一）分布式电源基本概念
基本特征
三． 通常接入中低压配电网，一般为10（35）kV及以下。
18个典型国家（组织）中，8个为10kV及以下，7个为35kV级，3个为 110（66）kV级。
四． 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(能效一般达到70%以上)。
(3) 继电保护
对10kV三段式电流保护的影响 接入线路首端
对于相邻线路的电流保护都有电流助增作用，接入容量足够 大时，电流速断保护有可能越级跳闸，造成误动。
Substation LTCXfmr
Power Gen
V o l t a g
Qe
Area of Voltage
Feeder woltage profile at peak demand with DG Unit Off
Feeder woltage profile at peak demand with DG Unit On