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分布式发电的高覆盖率对电力系统设计和运行的影响分析 Bartosz Wojszczyk,Omar Al-Juburi,王靖 (1．埃森哲公司，美国 罗利市 27601；2．埃森哲公司，美国 旧金山市 94105； 3．埃森哲公司，中国 上海市 200020) 摘要：文章探讨了电力公用事业大规模实施分布式发电的问题。分布式发电的日益普及将对电力系统的设计、工程实施以及运行的可靠性提出很高的要求。作者考察了分布能源(DER)的大规模应用对电力系统设计、安全运行与绩效的影响，并引用电力示范项目例举说明。同时，论文也展望了未来的电力公用事业发展远景，描述了应用于电力公用事业的分布式发电技术。 关键词：分布式能源；分布式发电；电力系统设计和运行 0 引言 分布式发电(DG)或分散式发电并不是一个新概念。1882年，托马斯爱迪生建造了他的第一座商用电站—“珍珠街”。这个电站为曼哈顿59个用户提供110V直流电。到1887年，爱迪生一共有121个电站为用户提供直流电。这是首次以水和煤为介质运行的电站。用提高发电站和远距离用户负荷之间的电压来降低运行成本与功率损耗使集中供电成为可能。总之，系统性能(系统的稳定性)和设备利用率的有效提高为大规模的电网供电提供了一个了平台。在近年来，分布式发电得到了广泛和快速的发展。分布式发电技术是基于内燃机、微型和小型燃气涡轮机、风力发电机、燃料电池、各种光伏发电、小型水电和地热系统。 自由竞争的的电力行业(在一些国家)，传统化石燃料的发电厂在环境治理上的花费往往比较高，国家和地方法规都比较支持“绿色”能源技术的迅速发展，分布式发电在电力系统中和智能电网的实用中发挥越来越重要的作用。 大规模实施分布式发电可能导致的结果是，分配/中压网络的发展从“被动”(局限或者有限的自动化水平，监测和控制水平)的系统变为一个积极(全球/集成，自我监测，半自动)响应各种动态因素的电网。这就对操作和管理电网提出了更高的挑战。因此，规划和操作新的系统必须面对更多全球体系的挑战。 本文的主要是对分布式发电的高覆盖率对电力系统设计和运行的影响分析。以下章节描述了现代供电的趋势、分布式发电技术的前景、和分布式发电机组的设计和一些已经建成的分布式发电工程项目。 文章探讨了电力公用事业大规模实施分布式发电的问题。分布式发电的日益普及将对电力系统的设计、工程实施以及运行的可靠性提出很高的要求。作者考察了分布能源(DER)的大规模应用对电力系统设计、安全运行与绩效的影响，并引用电力示范项目例举说明。同时，论文也展望了未来的电力公用事业发展远景，描述了应用于电力公用事业的分布式发电技术。 1.现代供电的趋势 1.1 集中供电与分散供电 世界大部分国家都是用集中供电的方式，这些集中发电的电站大部分利用大量的化石燃料的燃烧、水能或核反应堆来进行发电。这些中央电站大多数的装机容量都在300MW和1.7GW之间。这使得集中发电和分布式发电在装机容量和设施上有很大的区别，分布式发电有以下特点： 1)分布式发电站安装在不同的位置(接近负荷)，在整个电力系统相对独立。 2)分布式发电站相对独立(虽然发展的“虚拟”的发电厂，其中许多分散的分布式发电装置都是一个独立的电源，可能是一个例外定义)。 3)机组额定功率有很大范围从几千瓦到几十兆瓦(在不同的国家MW的定义不是是同一个标准，例如美国IEEE1547规定，分布式发电机组额定容量高达10兆瓦—无论是单机容量或总容量)。 4)被接入不同电网中，接入的电网的电压等级不同，600 V到110 kV不等(取决于地区/国家)。 非分布式发电仍然占主导地位是因为，电力生产会受到规模经济、燃料成本和能源利用率、和机组寿命的影响。用增加规模生产来降低生产每兆瓦的成本是合理的；然而，大规模高参数的机组可以利用成熟的技术来提高燃料利用效率。所以，燃料成本和能源利用率仍然是继续建设大型电厂另一个原因。总之，寿命为25到50年的大型发电厂将仍然是主要电力来源， 分布式发电的好处包括：提高了效率；提高供电的安全性；改进了需求调节能力；避免产能过剩；能够更好的调峰；降低了电网损耗；网络基础设施初投成本低；保证电能质量；用户用电可靠性提得以提高；使环境污染分散化(在广泛的范围内可以设计替代传统的电力系统)。 分布式发电技术可贵之处在于，它能够在花费较小成本条件下，提供可靠性较高的电能。总之，分布式发电可能最终成为一个更理想的电源，是因为它更“接近”用户并且在电能输送上的花费比传统的集中供电更经济。分布式发电的难点是电站的所有权和企业的经营、燃料输送问题(根据分布式发电机组的类型，距离的远近)、和电网的连接问题、调度的局限性(风能和太阳能)等。 1.2 “智能电网”的开发 近年来，出现的所谓的“智能电网–数字化电网–未来电网”