摘要：開發(fā)商必須承擔(dān)新建分散式發(fā)電聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)責(zé)任，這將限制自由化市場(chǎng)中微水電的發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：微水電 新時(shí)代

　　開發(fā)商必須承擔(dān)新建分散式發(fā)電聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)責(zé)任，這將限制自由化市場(chǎng)中微水電的發(fā)展。有兩種新的方法可以有利于微水電項(xiàng)目的聯(lián)網(wǎng)。

　　私有化分散式發(fā)電（DG）正在全世界許多自由化電力市場(chǎng)上取代國(guó)有的集中式發(fā)電。歐盟的可再生能源條例和政府的激勵(lì)措施，如歐盟可再生能源契約，正鼓勵(lì)著包括微水電在內(nèi)的可再生能源的開發(fā)。這些可再生能源一般都集中在人口稀少、用電負(fù)荷較小的地區(qū)，這意味著未來(lái)新建電站將與中低壓配電網(wǎng)相連接。在過(guò)去，這些地區(qū)的配電網(wǎng)是依據(jù)供電負(fù)荷隨輸電線路延伸而減少的原則來(lái)設(shè)計(jì)的，盡量保證用戶的供電質(zhì)量在指定的范圍內(nèi)。

　　分散式發(fā)電的聯(lián)網(wǎng)會(huì)根本改變配電網(wǎng)的運(yùn)行。當(dāng)分散式發(fā)電容量等于或大于當(dāng)?shù)刎?fù)荷時(shí)，可能會(huì)對(duì)電網(wǎng)的潮流分布和電壓調(diào)節(jié)造成比較大的影響。對(duì)分散式發(fā)電的聯(lián)網(wǎng)必須進(jìn)行評(píng)估，以便對(duì)當(dāng)?shù)仉娏�供�?yīng)安全和質(zhì)量造成的影響進(jìn)行定性和定量的分析。盡管有許多減少負(fù)面影響的方法，然而在現(xiàn)行的商業(yè)體制下，開發(fā)商將為其實(shí)施承擔(dān)很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。經(jīng)濟(jì)上的原因?qū)⑹節(jié)撛诘姆桨甘�去吸引力，從而限制了自由市�?chǎng)上微水電的發(fā)展。

　　本文闡述了分散式微水電與配電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的影響，并分析了已有的防范措施。討論了兩種有利于微水電聯(lián)網(wǎng)的新方法。第一種方法允許配電網(wǎng)運(yùn)行人員（DNO_s）決定可以并入現(xiàn)有配電網(wǎng)的電站容量，防止資產(chǎn)閑置和／或者無(wú)償?shù)乇徽加谩５诙�種方法講述了在保證當(dāng)?shù)毓╇娰|(zhì)量的同時(shí)，允許更多電力輸送到配電網(wǎng)的一種微水電運(yùn)行方式。這些方法將有助于在發(fā)達(dá)國(guó)家的自由市場(chǎng)或者欠發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)村地區(qū)實(shí)現(xiàn)微水電的聯(lián)網(wǎng)。

　　配電網(wǎng)

　　過(guò)去，配電網(wǎng)用來(lái)將電能從高壓輸電網(wǎng)輸送給低壓用電戶。農(nóng)村地區(qū)配電網(wǎng)的共同點(diǎn)是，這些電網(wǎng)都由中長(zhǎng)距離的架空線延伸至偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)的用電戶（稱為輻射狀饋線）。隨著架空電線向末端延伸，人口的密度和用電負(fù)荷也在減少，輸送負(fù)荷的電網(wǎng)容量也隨著距離的延伸而適當(dāng)減少。變壓器額定值和導(dǎo)線截面積也相應(yīng)減小，同時(shí)線路的阻抗隨之增加。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行都基于電網(wǎng)有功和無(wú)功的潮流是單方向的，從輸電網(wǎng)流向負(fù)荷終端。同時(shí)，也充分考慮到用電戶的負(fù)荷形式和日負(fù)荷、季節(jié)負(fù)荷的變化，所以電網(wǎng)潮流是可以預(yù)測(cè)的。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，配電網(wǎng)一般是靠調(diào)整變壓器的自動(dòng)分接開關(guān)來(lái)保持次級(jí)電壓處于設(shè)定值。為了彌補(bǔ)線路電壓降，保證終端用戶的電壓水平，配電網(wǎng)運(yùn)行人員通常將變電站電壓在基準(zhǔn)額定電壓11kV的基礎(chǔ)上調(diào)高幾個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)于電壓水平，英國(guó)的電力輸送條例中規(guī)定：1kV至132kV的系統(tǒng)，電壓水平應(yīng)該保持在額定值的±6％范圍內(nèi)。因此，配電網(wǎng)的規(guī)劃通常將電網(wǎng)設(shè)計(jì)在額定值的±3％電壓范圍內(nèi)。

　　在集中規(guī)劃的年代，用戶的要求、損耗和一些偶發(fā)情況是通過(guò)提前安排輸電網(wǎng)向配電網(wǎng)送電來(lái)解決。在自由化市場(chǎng)上，分散式發(fā)電站可以按照地理位置合理布置，利用可再生能源或其它資源發(fā)電，向配電網(wǎng)提供不受限制的、不間斷的能源。分散發(fā)電與配電網(wǎng)外圍的連接將形成一個(gè)與單向、可預(yù)測(cè)潮流分布根本不同的運(yùn)行方式。按發(fā)電機(jī)的類型和額定容量的不同，有功和無(wú)功功率潮流可以雙向流動(dòng)。而且，開發(fā)和連接不穩(wěn)定的可再生能源將形成間斷的、不可預(yù)測(cè)的電網(wǎng)潮流。

　　分散型微水電的出現(xiàn)，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生了非常大的影響，包括：

　　—雙向潮流分布，超出設(shè)備的熱額定值；

　　—減少電壓調(diào)節(jié)，影響供電質(zhì)量；

　　—增加了短路和故障；

　　—改變了暫態(tài)穩(wěn)定；

　　—影響了保護(hù)和配合。

　　潮流分布、熱額定值和損耗

　　分散發(fā)電機(jī)與一個(gè)25km長(zhǎng)、32mm2橫截面積的銅質(zhì)饋線輻射型電網(wǎng)的簡(jiǎn)單而具有代表性的4（a～d）種連接方式。此輸電網(wǎng)通過(guò)一臺(tái)1MVA變壓器間隔向一個(gè)當(dāng)?shù)刎?fù)荷送電。當(dāng)?shù)刎?fù)荷（農(nóng)用）的峰值為400kW，功率因數(shù)為0.98.容量范圍從（a）0到（d）1MWA（0.9滯后功率因數(shù)）的不同容量的分散發(fā)電機(jī)分別連接到饋線終端。

　　a.當(dāng)沒(méi)有連接分散發(fā)電機(jī)，即容量等于0時(shí)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷完全靠輸電網(wǎng)絡(luò)供電。所有設(shè)備都在熱限值內(nèi)運(yùn)行，架空線的線損為19kW.

　　b.當(dāng)連接一個(gè)分散發(fā)電機(jī)，容量達(dá)到300kW時(shí)，輸電網(wǎng)絡(luò)的供電負(fù)荷減少，饋線的線損也同時(shí)減少。一個(gè)好處是，減輕饋線的供電負(fù)荷可以使配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員延遲將來(lái)負(fù)荷增長(zhǎng)而必須進(jìn)行的電網(wǎng)升級(jí)改造。

　　c.當(dāng)分散發(fā)電機(jī)容量達(dá)到600kW，發(fā)出的電量超過(guò)當(dāng)?shù)刎?fù)荷需求時(shí)，雖然線路和變壓器負(fù)載仍在熱額定范圍內(nèi)，但電能將通過(guò)饋線返送到變電站，線損又會(huì)增加。

　　d.如果分散發(fā)電機(jī)容量增加到900kW，返送的電量又將使線損增加，而且超出它們?cè)瓉?lái)的數(shù)值。在發(fā)電機(jī)容量較大，而當(dāng)?shù)刎?fù)荷較小的情況下，返送電量將超過(guò)變壓器或者架空線的熱額定值。

　　由分散發(fā)電容量增加而造成的熱限制通常首先發(fā)生在變電站設(shè)備中，如：變壓器和開關(guān)柜，或者出現(xiàn)在電站容量比當(dāng)?shù)刎?fù)荷大出幾倍、而電網(wǎng)線徑迅速變小的幅射狀網(wǎng)絡(luò)的終端。然而，更為經(jīng)常的情況是，發(fā)生在電網(wǎng)末端的電壓波動(dòng)是首要的限制因素。

　　電壓調(diào)節(jié)

　　當(dāng)有功功率（P）和無(wú)功功率（Q）一起從輸電網(wǎng)絡(luò)流經(jīng)饋線時(shí)，如饋線電阻為R，電抗為X，則沿線的壓降大致計(jì)算為：

　　電流經(jīng)饋線流向負(fù)荷時(shí)，在變電站和當(dāng)?shù)刎?fù)荷之間形成一個(gè)電壓差。當(dāng)一臺(tái)分散發(fā)電機(jī)的接入造成電流逆向流動(dòng)時(shí)，在發(fā)電機(jī)和負(fù)荷端將出現(xiàn)電壓抬高的現(xiàn)象。在輸電狀態(tài)，X值比R值大得多，電壓波動(dòng)是由無(wú)功電流造成的。然而在R與X相當(dāng)（甚至R大于X）的配電網(wǎng)中，電壓波動(dòng)便同時(shí)受到有功和無(wú)功電流的影響。因此，在配電網(wǎng)終端、相對(duì)較高的線路電阻可以限制分散發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。電網(wǎng)、負(fù)荷和分散發(fā)電容量再次表明分散發(fā)電機(jī)對(duì)電壓的影響。a～d條件下的當(dāng)?shù)仉妷呵闆r可以描述為：

　　a.在沒(méi)有分散發(fā)電機(jī)輸出時(shí)，當(dāng)?shù)刎?fù)荷端的電壓為0.98pu，通過(guò)變壓器調(diào)節(jié)，變電站電壓為1.03pu；

　　b.當(dāng)一臺(tái)容量為300kW的分散發(fā)電機(jī)使送電負(fù)荷減少時(shí)，線路壓降減少，當(dāng)?shù)仉妷荷��?.02pu；

　　c.一臺(tái)600kW容量的分散發(fā)電機(jī)將導(dǎo)致電流逆向流動(dòng)，當(dāng)?shù)仉妷禾Ц卟⒊�過(guò)變電站電壓（達(dá)1.06pu）；

　　d.一臺(tái)900kW容量的分散發(fā)電機(jī)使電壓進(jìn)一步抬高，導(dǎo)致當(dāng)?shù)仉妷哼_(dá)到1.10pu，大大超過(guò)規(guī)定限值。這將啟動(dòng)過(guò)電壓保護(hù)，從而斷開分散發(fā)電機(jī)。

　　上述例子說(shuō)明，饋線的反向電流決定電壓的升高。當(dāng)現(xiàn)地負(fù)荷比較大，分散發(fā)電機(jī)容量能夠滿足時(shí)，電壓抬升便會(huì)較小。如果現(xiàn)地負(fù)荷減小，譬如一夜之間，過(guò)多的分散發(fā)電量輸送到電網(wǎng)，那么電壓抬升將加劇。造成變壓器的分接開關(guān)（如果有的話）動(dòng)作，或者過(guò)電壓保護(hù)動(dòng)作斷開分散發(fā)電機(jī)。電壓抬升的結(jié)果將大大限制連接到偏僻農(nóng)村地區(qū)輸電網(wǎng)絡(luò)的分散發(fā)電容量。后面將闡述如何解決問(wèn)題的辦法。

　　故障水平

　　當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，所有的發(fā)電機(jī)都將提供故障電流。因此，電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備和分散發(fā)電機(jī)都要同時(shí)承受電網(wǎng)和分散發(fā)電機(jī)提供的故障電流。當(dāng)接入點(diǎn)距輸電網(wǎng)絡(luò)較遠(yuǎn)時(shí)，線路阻抗增加，電網(wǎng)提供短路電流減少。當(dāng)分散發(fā)電機(jī)接入后所提供的故障電流超過(guò)現(xiàn)有電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備的允許值，必須更換開關(guān)設(shè)備。

　　暫態(tài)穩(wěn)定

　　在負(fù)荷變化或者電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變而形成的暫態(tài)過(guò)程中，分散發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)的能力取決于電網(wǎng)的地理位置、干擾性質(zhì)以及分散發(fā)電機(jī)的特性。在暫態(tài)情況下，電網(wǎng)的穩(wěn)定性減弱。一些分散發(fā)電機(jī)有助于系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定，因此對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員和開發(fā)商有利，這樣的電站應(yīng)該保持與電網(wǎng)的連接。而那些不能幫助系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的電站應(yīng)該與電網(wǎng)斷開。就整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性而言，目前分散發(fā)電機(jī)的發(fā)展水平不會(huì)有問(wèn)題，但當(dāng)可再生能源分散發(fā)電容量增加到2010年或者2020年的目標(biāo)要求時(shí)，情況可能會(huì)有所改變，它將替代如今維持電網(wǎng)整體穩(wěn)定的高儲(chǔ)能熱電廠。

　　保護(hù)動(dòng)作和配合

　　在建分散發(fā)電機(jī)之前，配電網(wǎng)安全的運(yùn)行是靠安裝在電源、開關(guān)以及負(fù)荷處的保護(hù)裝置的動(dòng)作和配合來(lái)保證的。它保證了在傳統(tǒng)配電網(wǎng)運(yùn)行方式下用戶的完整、可靠的供電。保護(hù)方案大多是為單向電流設(shè)計(jì)和配合的，若應(yīng)用于雙向電流將導(dǎo)致不穩(wěn)定或者誤動(dòng)作。雖然可以通過(guò)調(diào)整設(shè)定值使分散發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間能獲得有效保護(hù)，但當(dāng)分散發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)，也必須保證有效的保護(hù)動(dòng)作。這種平衡的結(jié)果可能使電網(wǎng)失去以前的更嚴(yán)密的保護(hù)，因此必須仔細(xì)地進(jìn)行評(píng)估。

　　聯(lián)網(wǎng)研究

　　當(dāng)開發(fā)商申請(qǐng)與電網(wǎng)連接時(shí)，要對(duì)單個(gè)分散發(fā)電方案的影響進(jìn)行詳細(xì)的評(píng)估。配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員要考慮最差運(yùn)行條件下與電網(wǎng)的連接情況，以保證在所有的正常分散發(fā)電和電網(wǎng)運(yùn)行方案中不影響用戶的供電質(zhì)量。例如，在假設(shè)分散發(fā)電機(jī)以最大容量運(yùn)行，但當(dāng)?shù)刎?fù)荷卻為最�。ㄒ话惴搴尚枨蟮�25％）的前提下，進(jìn)行電網(wǎng)潮流分析。選擇這些條件，是因?yàn)樗麄兇�表了反向電流最大以及電壓波�?dòng)最大的情況。特別對(duì)于農(nóng)村地區(qū)，這也是連接分散發(fā)電容量的最重要限制條件。

　　如果英國(guó)打算利用可再生資源的開發(fā)來(lái)滿足其2010年和2020年的電力需求，則所有的能夠成為與電網(wǎng)連接進(jìn)行分散發(fā)電，并且技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行的微水電站址都要考慮進(jìn)行開發(fā)。在分散發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)有負(fù)面影響的時(shí)候，應(yīng)該以鼓勵(lì)開發(fā)的態(tài)度去解決、而不是對(duì)開發(fā)商和配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員進(jìn)行財(cái)政處罰。

　　減小影響

　　分散發(fā)電開發(fā)商和配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員可以采取很多方法來(lái)減小未來(lái)微水電開發(fā)給電網(wǎng)帶來(lái)的負(fù)面影響，它們依賴于初始條件。如果已經(jīng)有可能要超出設(shè)備的熱定值或故障水平時(shí)，一般沒(méi)有什么好的辦法，可以采用更換額定容量更大的設(shè)備。分散發(fā)電機(jī)，特別是微水電廠有很大的潛力，通過(guò)降低損耗，提供更可靠、更穩(wěn)定、更安全的電力輸出，使農(nóng)村電網(wǎng)收益。然而，為了取得這些效益，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員在追求商業(yè)利益的同時(shí)，需要主動(dòng)地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行管理。在任何情況下，最經(jīng)常遇到的障礙以及改進(jìn)方法是保持當(dāng)?shù)仉妷悍�(wěn)定在一個(gè)指定的范圍內(nèi)。減小影響的策略包括以下幾個(gè)方面：

　　—限制發(fā)電機(jī)輸出；

　　—減少初級(jí)變電站電壓；

　　—增加無(wú)功功率；

　　—導(dǎo)線升級(jí)改造；

　　—提高接入系統(tǒng)電壓。

　　對(duì)以上策略進(jìn)行了探討，給出了它們的影響結(jié)果。分析過(guò)程中沒(méi)有考慮已經(jīng)由馬斯特斯很好闡述了的距離或中間負(fù)荷的影響。最高電壓抬升是在一臺(tái)容量為600kW的分散發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷輸出（功率因數(shù)為0.9），當(dāng)?shù)刎?fù)荷為lOOkW（最大負(fù)荷的25％）的情況下造成的。在這種情況下，電壓超出6％限值近4個(gè)百分點(diǎn)。

　　限制發(fā)電機(jī)輸出

　　應(yīng)用水輪機(jī)調(diào)速器中的負(fù)荷限制來(lái)改變有功功率，以避免電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，是可能的。方法雖然有效，但影響發(fā)電機(jī)的輸出，一般只適用于偶然發(fā)生，或者采用其它方法投資太大等情況。顯示在有功功率輸出限制在300kW時(shí)，電壓保持在限值內(nèi)。該輸出功率是在沒(méi)有采用其它防范措施的情況下能夠達(dá)到的最大輸出功率。

　　減少初級(jí)變電站電壓

　　降低變電站初級(jí)設(shè)定電壓可以提高波動(dòng)前的電壓。顯示該措施使電壓直線下降，但它仍然不允許在保證電壓不受干擾的情況下發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行。雖然可以通過(guò)調(diào)整電壓設(shè)定值到0.99pu，使發(fā)電機(jī)達(dá)到滿負(fù)荷輸出，但這樣做是不允許的，因?yàn)槿绻�發(fā)電機(jī)輸出減少（或者分散發(fā)電機(jī)跳閘），用戶的電壓可能會(huì)降至接近或者低于最低電壓限制。對(duì)簡(jiǎn)單電網(wǎng)可以采用智能控制和有功管理來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)電壓，但對(duì)于大型的農(nóng)村電力系統(tǒng)是行不通的。

　　增加無(wú)功功率

　　配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員通常要求分散發(fā)電機(jī)按給定的功率因數(shù)運(yùn)行，功率因數(shù)是由電網(wǎng)接受或者提供無(wú)功功率的能力決定的。同步發(fā)電機(jī)可以輸出或者吸收無(wú)功功率，正常情況下按給定的功率因數(shù)運(yùn)行，它們也可以按照電壓控制方式運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)提供支持。標(biāo)準(zhǔn)異步發(fā)電機(jī)只能吸收無(wú)功功率，這雖然能夠減少電壓升高，但是電網(wǎng)必須提供無(wú)功功率。開發(fā)商在輸送有功功率中得到的經(jīng)濟(jì)效益將部分沖抵配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員收取的電網(wǎng)提供無(wú)功功率的費(fèi)用。發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行，以0.9的功率因數(shù)吸收電網(wǎng)無(wú)功功率。電壓變化率和當(dāng)?shù)仉妷猴@著下降，避免了干擾。

　　上述所有方法均具有可操作性，對(duì)分散發(fā)電收益和當(dāng)?shù)毓╇娰|(zhì)量會(huì)有影響。余下的防范措施會(huì)使分散發(fā)電機(jī)的開發(fā)費(fèi)用大大增加，但對(duì)運(yùn)行的限制卻較少。

　　導(dǎo)線升級(jí)改造

　　用較大截面積的導(dǎo)線替代現(xiàn)有的架空導(dǎo)線將減少線路阻抗并限制電壓升高。遺憾的是，架空導(dǎo)線截面積的增加和重量的增加，都要求更換或者重新架設(shè)線桿或者線塔，來(lái)滿足線路的要求。如此一來(lái)，費(fèi)用隨之增加。給出了用130mm2銅導(dǎo)線更換現(xiàn)有32mm2導(dǎo)線的影響�？梢钥吹�，電壓升顯著下降，電壓將維持在規(guī)定的限值內(nèi)。

　　提高接入系統(tǒng)電壓

　　電壓提高，在給定有功和無(wú)功功率的情況下電流可以減小，這樣電壓升高也比較低。相應(yīng)地，對(duì)容量比較大的分散式發(fā)電機(jī)，在電壓不受干擾的情況下只能簡(jiǎn)單地直接與低壓電網(wǎng)相連，而且電網(wǎng)運(yùn)管人員會(huì)要求它接到高一級(jí)電壓的電網(wǎng)上。這就可能意味著要建一個(gè)升壓站，并延伸到33～132kV系統(tǒng)，將不可避免地大大增加投入，因此這只能適用于容量較大的分散式發(fā)電系統(tǒng)。

　　對(duì)變化的管理

　　每一種防范策略都會(huì)有相關(guān)的費(fèi)用發(fā)生，要么直接由分散發(fā)電開發(fā)商來(lái)承擔(dān)運(yùn)行費(fèi)（例如，出力限制、吸收無(wú)功），要么由開發(fā)商和／或配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員承擔(dān)投資費(fèi)用。作為連接條件，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員可以要求開發(fā)商支付采取防范措施發(fā)生的所有費(fèi)用。這種做法被稱為“深度收費(fèi)”，可能會(huì)大大增加項(xiàng)目的投資，特別是要進(jìn)行線路升級(jí)改造時(shí)。在許多情況下，特別是對(duì)小項(xiàng)目而言，經(jīng)濟(jì)上是不可行的，從而限制了微水電和其它可再生能源的開發(fā)�，F(xiàn)在正考慮采取另外一種“影子收費(fèi)”辦法，其中，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)人員將為電網(wǎng)升級(jí)改造支付必要的費(fèi)用，然后從發(fā)電機(jī)收取系統(tǒng)使用費(fèi)（DuoS），但是配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者必須仔細(xì)分析可再生能源資源的開發(fā)量和開發(fā)商可提供的投資保證。

　　整體發(fā)展微水電和其它可再生能源的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自于現(xiàn)行的“先來(lái)者先受益”的開發(fā)策略。如今，一旦簽訂并網(wǎng)協(xié)議，開發(fā)商接入電網(wǎng)的權(quán)力便可得到保證。有了此保證，在同一地區(qū)以后的開發(fā)必須不能影響已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)的分散發(fā)電。這就意味著一個(gè)早期的、甚至容量相當(dāng)小的項(xiàng)目將阻止同一地區(qū)其它大型站址的開發(fā)，大大地“遏制”了電網(wǎng)的發(fā)展。如果不予以糾正，這種現(xiàn)象將導(dǎo)致開發(fā)商紛紛“獵取容量”，獲取聯(lián)網(wǎng)保證。

　　另外一個(gè)相反的影響與電網(wǎng)升級(jí)改造投資的合理性有關(guān)。當(dāng)開發(fā)商和／或配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者投資建立一個(gè)新的連接時(shí)，不可能按照分散發(fā)電的精確容量進(jìn)行設(shè)計(jì)、確定和設(shè)備安裝。謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)或者采用標(biāo)準(zhǔn)的電廠額定值將為新電網(wǎng)的調(diào)整留有一定的余度。雖然開發(fā)商可能已經(jīng)同意投資，但是隨后可能會(huì)申請(qǐng)支付較低的聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用來(lái)獲取這些余量，因?yàn)殡娋W(wǎng)已經(jīng)完成升級(jí)改造了。這些問(wèn)題會(huì)進(jìn)一步使分散發(fā)電復(fù)雜化，并限制了對(duì)分散發(fā)電的開發(fā)，同時(shí)也提出了對(duì)有計(jì)劃的和整體開發(fā)需要。

　　新的方法

　　從以上分析看出，如果開發(fā)商或者配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者準(zhǔn)備投資進(jìn)行分段電網(wǎng)改造，那么對(duì)單個(gè)電網(wǎng)連接的許多限制就應(yīng)該減少或者免除。這不可能促進(jìn)配電網(wǎng)絡(luò)地區(qū)微水電或其它可再生資源的充分開發(fā)。必須有一個(gè)更完整的電網(wǎng)開發(fā)策略，按照電網(wǎng)發(fā)展要求，盡量考慮在電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施投資水平明確的情況下，為分散式發(fā)電提供盡可能多的聯(lián)網(wǎng)機(jī)會(huì)。同時(shí)，對(duì)接入電網(wǎng)現(xiàn)有的、或新增地區(qū)的分散發(fā)電廠應(yīng)該進(jìn)行控制，以充分利用在電壓波動(dòng)限制允許范圍內(nèi)的電網(wǎng)聯(lián)接。下面一部分將描述英國(guó)愛丁堡大學(xué)能源系統(tǒng)研究所為解決這些難題而進(jìn)行的兩項(xiàng)相關(guān)的研究。此項(xiàng)工作在配電網(wǎng)電壓區(qū)域管理研究UMIST中作為補(bǔ)充聯(lián)合內(nèi)容。

　　使分散發(fā)電最大程度地接入配電網(wǎng)

　　蘇格蘭最近開展的對(duì)輸電網(wǎng)的研究已經(jīng)為在電網(wǎng)中大規(guī)模投資開發(fā)可再生資源提供了大量的定位信號(hào)。他們已經(jīng)確認(rèn)了可再生能源能被現(xiàn)有和已升級(jí)的輸電網(wǎng)接納的區(qū)域。不是所有新的開發(fā)都將并入主網(wǎng)，它們中的大部分將和次級(jí)電網(wǎng)或配電網(wǎng)連接。由于大量的母線、較大的電壓影響范圍、許多熱限值的和故障水平的限制，對(duì)配電網(wǎng)在一個(gè)小范圍內(nèi)開展類似研究，其工作量是非常大的，而且耗費(fèi)時(shí)間。為了整體擴(kuò)展分散發(fā)電的接入，需要在電網(wǎng)內(nèi)從3種開發(fā)方式中來(lái)決定可能的容量。

　　理論上最簡(jiǎn)單的方法通過(guò)評(píng)估滿足以上限制，確定一個(gè)區(qū)域內(nèi)可能聯(lián)網(wǎng)的分散式發(fā)電容量和某一個(gè)簡(jiǎn)單接入點(diǎn)———但是甚至在配電網(wǎng)的一小部分內(nèi)，也可能有幾百條母線。這就要求開發(fā)一個(gè)專門的模擬經(jīng)理控制電網(wǎng)潮流分析軟件進(jìn)行自動(dòng)重復(fù)工作，不然要耗費(fèi)人工研究的時(shí)間。分析結(jié)果隨后可以很快獲得，但可能會(huì)比較理想化，因?yàn)樗麄儾豢紤]相臨電網(wǎng)中新的分散式發(fā)電聯(lián)網(wǎng)前的影響。

　　可再生能源分散式發(fā)電廠聯(lián)網(wǎng)申請(qǐng)數(shù)和英國(guó)開展的活動(dòng)數(shù)量意味著開發(fā)是一項(xiàng)并行的活動(dòng)。在電網(wǎng)的同一地區(qū)，可能會(huì)有許多申請(qǐng)要求并入有時(shí)不同的、有時(shí)相同的一個(gè)接點(diǎn)。電網(wǎng)的相互依賴性、容量范圍以及開發(fā)位置意味著決定全面接入是一個(gè)大型的多角度的問(wèn)題，而不是重復(fù)模擬。哈里森和華萊士已經(jīng)運(yùn)用通常用于輸電線研究的優(yōu)化潮流（OPF）技術(shù)，來(lái)為模擬經(jīng)理確定分散式發(fā)電廠穿越部分或者全部電網(wǎng)的最大接入同時(shí)性。它全面考慮了對(duì)（所有）鄰近地區(qū)的開發(fā)，但對(duì)整體而言，卻不容樂(lè)觀，因?yàn)橐恍┛赡軓牟婚_發(fā)的地區(qū)是不必?cái)U(kuò)展的。

　　通過(guò)模擬理論對(duì)優(yōu)化潮流技術(shù)更加實(shí)際的應(yīng)用，促進(jìn)了配電網(wǎng)選定地區(qū)內(nèi)的方案研究。電網(wǎng)接入和分散式發(fā)電的開發(fā)能夠按時(shí)間順序，同時(shí)成倍地開發(fā)。這不僅能夠確定最大可接入容量，而且可以對(duì)電網(wǎng)資產(chǎn)的閑置和無(wú)償占用進(jìn)行調(diào)查。配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者和微水電開發(fā)商可以運(yùn)用這些技術(shù)來(lái)最大程度地聯(lián)網(wǎng)，明確電網(wǎng)升級(jí)改造的需求，并防止電網(wǎng)的資產(chǎn)閑置和無(wú)償占用。

　　新發(fā)電機(jī)控制技術(shù)使并網(wǎng)和運(yùn)行最大化

　　同步發(fā)電機(jī)可以在電壓控制或者功率因數(shù)控制的模式下運(yùn)行。雖然功率因數(shù)控制過(guò)去常常是必須的，一些配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者已允許在電網(wǎng)的薄弱部分進(jìn)行分散發(fā)電電壓控制運(yùn)行，來(lái)提供一些電壓的輸出。這必須進(jìn)行仔細(xì)的評(píng)估，因?yàn)榇笕萘康姆稚�發(fā)電機(jī)會(huì)引起電網(wǎng)的電壓控制系統(tǒng)產(chǎn)生回應(yīng)。然而，當(dāng)與變化的現(xiàn)地負(fù)荷相互協(xié)調(diào)，電網(wǎng)的薄弱部分接入并允許電廠持續(xù)運(yùn)行，如果分散式發(fā)電機(jī)把功率因數(shù)控制和電壓控制結(jié)合起來(lái)，會(huì)給開發(fā)商帶來(lái)很大的收益。

　　華萊士和基普拉奇開發(fā)了一種混合電壓／功率因數(shù)控制算法，它結(jié)合了兩種方法的特點(diǎn)。它的正常運(yùn)行方式是按一個(gè)預(yù)置、恒定的功率因數(shù)輸出功率。但是，一旦當(dāng)?shù)仉妷撼�過(guò)限制（還在指定限值內(nèi)），控制器將順利地轉(zhuǎn)換到電壓控制模式，將電壓控制在限值內(nèi)。當(dāng)情況發(fā)生變化并允許電壓下降，又恢復(fù)到功率因數(shù)控制。此控制器的應(yīng)用能使低負(fù)荷期間輸出較大出力，而在高負(fù)荷期間提供電壓支持。

　　大量的模擬試驗(yàn)比較了采用典型的功率因數(shù)控制系統(tǒng)和新型的混合系統(tǒng)水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況。與其相似的11kV電網(wǎng)一天內(nèi)的負(fù)荷需求變化。在功率因數(shù)控制方案（APFC－紅線）和混合控制方案（AVPFC－藍(lán)線）下電網(wǎng)潮流和當(dāng)?shù)仉妷旱淖兓�結(jié)果。對(duì)功率因數(shù)控制模式下的運(yùn)行狀況進(jìn)行了大量的觀察。首先，在低負(fù)荷期間（4：30～7：30A.M.），電壓將升高超出最高限值，接著發(fā)電機(jī)斷開，造成大量的發(fā)電損失。其次，在16：30～19：30P.M.期間，過(guò)多的當(dāng)?shù)刎?fù)荷使電壓降至最低電壓限值以下。低電壓保護(hù)斷開分散發(fā)電機(jī)，造成電壓進(jìn)一步下降，在缺乏電壓控制的情況下，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者將從輸電網(wǎng)中吸取更多的電力。然而在混合控制模式下，電壓能夠持續(xù)保持在限值內(nèi)，使發(fā)電機(jī)保持與電網(wǎng)連接并輸出電力。

　　參考文獻(xiàn)：

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　�。ㄗg自InternationalWaterPowermDamConstruction，Nov，2002）