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胡学浩:分布式电源顺利发展依靠指导性规范

2013-07-01 16:15:00| 来源: 国家电网杂志| 评论:0| 点击: |

  分布式电源本身并非一种全新的电源形式,过去,在医院、矿山等一些重要的部门或场所,用户往往自行安装一些小型发电设备作为紧急备用电源,目的是为增加可靠性和安全性。目前所谓的分布式电源通常并非指采用柴油发电机组的紧急备用电源或燃煤的自备电厂小热电,而是指以天然气为燃料的燃气轮机、内燃机、微型汽轮机发电、光伏发电、风能发电、生物质能发电等。由于其在效率、能源多样化、环保、节能等多方面的优越性,再加上能源问题日益突出、电力市场化快速发展,以及分布式电源技术的发展,使分布式电源获得广泛的关注。

  然而,分布式电源的并网运行会给主网带来一系列问题,包括电压波动、逆潮流、谐波等问题。这些问题的严重程度与所联网的电压等级、短路容量、联网的设备及其控制方法、电源的性质及其容量等密切相关。为适应我国分布式电源的发展,保证分布式电源接入情况下电网的电能质量水平,必须建立相应的指导性规范。

  《国家电网》:我国分布式电源的发展过程中存在哪些阻碍?

  胡学浩:从经济性角度看,采用以天然气为燃料的燃气轮机、内燃机、微型燃气轮机等发电系统的分布式电源前景并不是很光明。因为我国天然气这种非可再生能源的储量有限,主要还需供居民生活用,随着城镇化程度越来越高,城镇家庭对天然气的使用需求会不断增加,天然气的价格还是要上升的。即使国家提出要建设1000个天然气发电试点,实施起来恐怕也有相当大的难度。

  此外,采用生物质能发电的分布式电源也很难推广,因为中国的生物质能发电本身缺原料,而且原料的收集半径较大,运输成本较高。此外,生物质能发电的余热利用并不充分,这导致采用生物质能发电的分布式电源效率并不高。

  采用太阳能光伏发电的分布式电源前景则比较乐观。风能和地区有关,而太阳能哪里都有。采用太阳能光伏发电的分布式电源现在最大的问题不是并网问题,而是经济性问题。第一,光伏发电成本还比较高;第二,我们没有足够的地方安装光伏发电设备,我们的城市没有足够面积的屋顶安装太阳能光伏电池板。

  虽然,中国的太阳能光伏发电设备的价格下降较快,这是个好事,但是我们没有足够的安装空间。中国的现实情况和国外一些分布式电源发展较快的国家不同,像美国、日本、德国等国家,由于私人拥有别墅的数量较多,所以用于安装太阳能光伏发电的屋顶面积较充足。在这些国家,只要设备价格合适,安装得当,个人完全可以安装分布式电源。此外,一些国家还有政策支持和财政补贴。比如,日本将在2015年前后,最晚不超过2020年,实现光伏发电价和其他电价同水平,电价相同那么就会有更多的人使用太阳能光伏发电这样的清洁能源。

  《国家电网》:目前来看,个人安装太阳能光伏发电设备的数量会快速增长吗?

  胡学浩:目前,安装太阳能光伏发电并申请入网的个人还是少数。我们可以算一笔账,一套三室一厅的房子,要满足家庭所有电器的使用需要,至少要安装8千瓦的太阳能光伏发电设备。目前,安装一套4千瓦的太阳能光伏发电设备大约需要人民币8万元左右,安装8千瓦的设备需要16万元左右。这些家庭如果直接从电网购电的话,一年的电费也就是3千元左右,16万元能用购买近50年的用电量。而太阳能光伏发电设备的寿命也就是15??20年。所以,从经济性角度来说个人安装不合算。

  而且,太阳能光伏发电的占地面积非常大。目前,1平方米太阳能光伏电池板每小时大约发电100瓦,一个家庭如果要安装4千瓦的太阳能光伏电池板则,需要占地40平米,占地面积还是比较大的。

  其实,我比较赞成农村的屋顶安装分布式电源,因为中国农村有最多的适合安装太阳能光伏发电设备的屋顶。农村家家有1??2层的房屋,这些屋顶足够用于安装分布式电源,只要国家给予政策支持,就能解决一部分家庭的用电问题。

  但即便如此,在中国,分布式电源也只能解决较小比例的用电问题。因为中国的居民生活用电只占全社会用电量的10%??12%,即使中国所有的家庭的屋顶全部安装分布式电源,全部自给自足,也只不过解决了10%的用电问题。而占全社会用电量70%的是工业用电,要依靠分布式电源解决工业用电问题恐怕很难实现。中国的用电情况和国外不同,在美国,其商业用电、工业用电、居民用电各占全社会用电量的三分之一。

  《国家电网》:分布式电源并网是否会对现有电网产生影响?

  胡学浩:当分布式电源与配电网并网运行时会产生—些问题。由于分布式电源是由客户来控制的,因此将根据其自身的需要起动和停运分布式电源,这可能使配电网的电压常常发生波动。分布式电源的频繁起动会使配电线路上的负荷潮流变化大,从而加大电压调整的难度,调节不好会使电压超标。当分布式电源切换成孤岛方式运行时,如果无储能元件或其能量太小,就易使客户负荷发生电压闪变。此外,电力电子型的分布式电源还易产生谐波,造成谐波污染。

  此外,配电网中大量的继电保护装置早已存在,不可能为了新增的分布式电源而做大量改动,分布式电源必须与之配合并适应它。当分布式电源的功率注入电网时,会使原来的继电器保护区缩小,从而影响继电保护装置正常工作。

  虽然在许多情况下,分布式电源接入配电网侧装有逆功率继电器,正常运行时不会向电网注入功率,但当配电系统发生故障时,短路瞬间会有分布式电源的电流注入电网,增加了配电网开关的短路电流水平,可能使配电网的开关短路电流超标。因此,大功率分布式电源接入电网时,必须事先进行电网分析和计算,以确定分布式电源对配电网短路电流水平的影响程度。

  当分布式电源通过变压器、电缆线路、开关等与配电网相连时,一旦配电网发生故障而系统侧开关断开时,分布式电源侧开关也会断开,假如此时分布式电源变压器未接负荷,变压器的电抗与电缆的大电容可能发生铁磁谐振而造成过电压,还可能引起大的电磁力,使变压器发出噪声或使变压器损坏。

  《国家电网》:如何预防分布式电源并网可能出现的上述问题?

  胡学浩:从电网安全角度出发,我们必须制定详细的指导性规范文件,要保证所有用户的用电可靠性、供电连续性。我国的分布式电源的数量现在还比较少,影响现在还没有显现出来,未来一旦数量增加,就有可能出现问题。所以,要细化分布式电源的并网规定,以免问题发生。

  分布式电源发展比较好的国家,像美国、日本,都自己的指导性规范文件。2003年,有位日本朋友送给我一本日本分布式电源并网的导则,这本导则有厚厚的500页,对分布式电源并网的规范规定得相当细,条条框框很多。美国2001年就开始制定分布式电源并网的相关指导性规范文件,2003年出版,后续还不断修订完善。目前,中国在分布式电源并网指导性规范文件制定方面还落后与美国、日本等国家。

  这几年,我国分布式电源并网的指导性规范文件一直在研究制定中,国家电网公司为此也做出了努力。目前,国家电网公司已经编制了《关于做好分布式电网并网服务工作的意见》《关于促进分布式电源并网管理工作的意见》《分布式电源接入配电网相关技术规范》等指导性规范文件。未来,我们还会有行业级和国家级的指导性规范。总的来看,我们目前的指导行规范规定的内容还只是粗框框。

  我认为中国分布式电源的发展不会受并网问题的制约,因为最多不超过10年,这些限制分布式电源发展的技术问题都能解决,包括实验、编制指导性规范、工程示范等都能完成。而能够阻碍分布式电源发展的恰恰是能源价格、资源状况等真正的瓶颈。

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