微水電的新時代

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摘要：開發(fā)商必須承擔新建分散式發(fā)電聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟責任，這將限制自由化市場中微水電的發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：微水電 新時代

　　開發(fā)商必須承擔新建分散式發(fā)電聯(lián)網(wǎng)的經(jīng)濟責任，這將限制自由化市場中微水電的發(fā)展。有兩種新的方法可以有利于微水電項目的聯(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上取代國有的集中式發(fā)電。歐盟的可再生能源條例和政府的激勵措施，如歐盟可再生能源契約，正鼓勵著包括微水電在內(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、用電負荷較小的地區(qū)，這意味著未來新建電站將與中低壓配電網(wǎng)相連接。在過去，這些地區(qū)的配電網(wǎng)是依據(jù)供電負荷隨輸電線路延伸而減少的原則來設(shè)計的，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)會根本改變配電網(wǎng)的運行。當分散式發(fā)電容量等于或大于當?shù)刎摵蓵r，可能會對電網(wǎng)的潮流分布和電壓調(diào)節(jié)造成比較大的影響。對分散式發(fā)電的聯(lián)網(wǎng)必須進行評估，以便對當?shù)仉娏?yīng)安全和質(zhì)量造成的影響進行定性和定量的分析。盡管有許多減少負面影響的方法，然而在現(xiàn)行的商業(yè)體制下，開發(fā)商將為其實施承擔很大的經(jīng)濟負擔。經(jīng)濟上的原因?qū)⑹節(jié)撛诘姆桨甘ノ?，從而限制了自由市場上微水電的發(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／或者無償?shù)乇徽加谩５诙N方法講述了在保證當?shù)毓╇娰|(zhì)量的同時，允許更多電力輸送到配電網(wǎng)的一種微水電運行方式。這些方法將有助于在發(fā)達國家的自由市場或者欠發(fā)達國家的農(nóng)村地區(qū)實現(xiàn)微水電的聯(lián)網(wǎng)。

　　配電網(wǎng)

　　過去，配電網(wǎng)用來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)的共同點是，這些電網(wǎng)都由中長距離的架空線延伸至偏遠農(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荷也在減少，輸送負荷的電網(wǎng)容量也隨著距離的延伸而適當減少。變壓器額定值和導(dǎo)線截面積也相應(yīng)減小，同時線路的阻抗隨之增加。系統(tǒng)的設(shè)計和運行都基于電網(wǎng)有功和無功的潮流是單方向的，從輸電網(wǎng)流向負荷終端。同時，也充分考慮到用電戶的負荷形式和日負荷、季節(jié)負荷的變化，所以電網(wǎng)潮流是可以預(yù)測的。當負荷變化時，配電網(wǎng)一般是靠調(diào)整變壓器的自動分接開關(guān)來保持次級電壓處于設(shè)定值。為了彌補線路電壓降，保證終端用戶的電壓水平，配電網(wǎng)運行人員通常將變電站電壓在基準額定電壓11kV的基礎(chǔ)上調(diào)高幾個百分點。對于電壓水平，英國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)情況是通過提前安排輸電網(wǎng)向配電網(wǎng)送電來解決。在自由化市場上，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與單向、可預(yù)測潮流分布根本不同的運行方式。按發(fā)電機的類型和額定容量的不同，有功和無功功率潮流可以雙向流動。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)測的電網(wǎng)潮流。

　　分散型微水電的出現(xiàn)，對配電網(wǎng)的運行產(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；

　　—影響了保護和配合。

　　潮流分布、熱額定值和損耗

　　分散發(fā)電機與一個25km長、32mm2橫截面積的銅質(zhì)饋線輻射型電網(wǎng)的簡單而具有代表性的4（a～d）種連接方式。此輸電網(wǎng)通過一臺1MVA變壓器間隔向一個當?shù)刎摵伤碗?。當?shù)刎摵桑ㄞr(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)電機分別連接到饋線終端。

　　a.當沒有連接分散發(fā)電機，即容量等于0時，當?shù)刎摵赏耆枯旊娋W(wǎng)絡(luò)供電。所有設(shè)備都在熱限值內(nèi)運行，架空線的線損為19kW.

　　b.當連接一個分散發(fā)電機，容量達到300kW時，輸電網(wǎng)絡(luò)的供電負荷減少，饋線的線損也同時減少。一個好處是，減輕饋線的供電負荷可以使配電網(wǎng)運營人員延遲將來負荷增長而必須進行的電網(wǎng)升級改造。

　　c.當分散發(fā)電機容量達到600kW，發(fā)出的電量超過當?shù)刎摵尚枨髸r，雖然線路和變壓器負載仍在熱額定范圍內(nèi)，但電能將通過饋線返送到變電站，線損又會增加。

　　d.如果分散發(fā)電機容量增加到900kW，返送的電量又將使線損增加，而且超出它們原來的數(shù)值。在發(fā)電機容量較大，而當?shù)刎摵奢^小的情況下，返送電量將超過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?shù)刎摵纱蟪鰩妆?、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)末端的電壓波動是首要的限制因素。

　　電壓調(diào)節(jié)

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

　　電流經(jīng)饋線流向負荷時，在變電站和當?shù)刎摵芍g形成一個電壓差。當一臺分散發(fā)電機的接入造成電流逆向流動時，在發(fā)電機和負荷端將出現(xiàn)電壓抬高的現(xiàn)象。在輸電狀態(tài)，X值比R值大得多，電壓波動是由無功電流造成的。然而在R與X相當（甚至R大于X）的配電網(wǎng)中，電壓波動便同時受到有功和無功電流的影響。因此，在配電網(wǎng)終端、相對較高的線路電阻可以限制分散發(fā)電機有功功率的輸出。電網(wǎng)、負荷和分散發(fā)電容量再次表明分散發(fā)電機對電壓的影響。a～d條件下的當?shù)仉妷呵闆r可以描述為：

　　a.在沒有分散發(fā)電機輸出時，當?shù)刎摵啥说碾妷簽?.98pu，通過變壓器調(diào)節(jié)，變電站電壓為1.03pu；

　　b.當一臺容量為300kW的分散發(fā)電機使送電負荷減少時，線路壓降減少，當?shù)仉妷荷?.02pu；

　　c.一臺600kW容量的分散發(fā)電機將導(dǎo)致電流逆向流動，當?shù)仉妷禾Ц卟⒊^變電站電壓（達1.06pu）；

　　d.一臺900kW容量的分散發(fā)電機使電壓進一步抬高，導(dǎo)致當?shù)仉妷哼_到1.10pu，大大超過規(guī)定限值。這將啟動過電壓保護，從而斷開分散發(fā)電機。

　　上述例子說明，饋線的反向電流決定電壓的升高。當現(xiàn)地負荷比較大，分散發(fā)電機容量能夠滿足時，電壓抬升便會較小。如果現(xiàn)地負荷減小，譬如一夜之間，過多的分散發(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）動作，或者過電壓保護動作斷開分散發(fā)電機。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題的辦法。

　　故障水平

　　當電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，所有的發(fā)電機都將提供故障電流。因此，電網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備和分散發(fā)電機都要同時承受電網(wǎng)和分散發(fā)電機提供的故障電流。當接入點距輸電網(wǎng)絡(luò)較遠時，線路阻抗增加，電網(wǎng)提供短路電流減少。當分散發(fā)電機接入后所提供的故障電流超過現(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

　　在負荷變化或者電網(wǎng)結(jié)構(gòu)改變而形成的暫態(tài)過程中，分散發(fā)電機接入電網(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)電機有助于系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定，因此對配電網(wǎng)運營人員和開發(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。就整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性而言，目前分散發(fā)電機的發(fā)展水平不會有問題，但當可再生能源分散發(fā)電容量增加到2010年或者2020年的目標要求時，情況可能會有所改變，它將替代如今維持電網(wǎng)整體穩(wěn)定的高儲能熱電廠。

　　保護動作和配合

　　在建分散發(fā)電機之前，配電網(wǎng)安全的運行是靠安裝在電源、開關(guān)以及負荷處的保護裝置的動作和配合來保證的。它保證了在傳統(tǒng)配電網(wǎng)運行方式下用戶的完整、可靠的供電。保護方案大多是為單向電流設(shè)計和配合的，若應(yīng)用于雙向電流將導(dǎo)致不穩(wěn)定或者誤動作。雖然可以通過調(diào)整設(shè)定值使分散發(fā)電機運行期間能獲得有效保護，但當分散發(fā)電機停機時，也必須保證有效的保護動作。這種平衡的結(jié)果可能使電網(wǎng)失去以前的更嚴密的保護，因此必須仔細地進行評估。

　　聯(lián)網(wǎng)研究

　　當開發(fā)商申請與電網(wǎng)連接時，要對單個分散發(fā)電方案的影響進行詳細的評估。配電網(wǎng)運營人員要考慮最差運行條件下與電網(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)電機以最大容量運行，但當?shù)刎摵蓞s為最?。ㄒ话惴搴尚枨蟮?5％）的前提下，進行電網(wǎng)潮流分析。選擇這些條件，是因為他們代表了反向電流最大以及電壓波動最大的情況。特別對于農(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。

　　如果英國打算利用可再生資源的開發(fā)來滿足其2010年和2020年的電力需求，則所有的能夠成為與電網(wǎng)連接進行分散發(fā)電，并且技術(shù)和經(jīng)濟上都可行的微水電站址都要考慮進行開發(fā)。在分散發(fā)電對配電網(wǎng)有負面影響的時候，應(yīng)該以鼓勵開發(fā)的態(tài)度去解決、而不是對開發(fā)商和配電網(wǎng)運營人員進行財政處罰。

　　減小影響

　　分散發(fā)電開發(fā)商和配電網(wǎng)運營人員可以采取很多方法來減小未來微水電開發(fā)給電網(wǎng)帶來的負面影響，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，一般沒有什么好的辦法，可以采用更換額定容量更大的設(shè)備。分散發(fā)電機，特別是微水電廠有很大的潛力，通過降低損耗，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)運營人員在追求商業(yè)利益的同時，需要主動地對電網(wǎng)進行管理。在任何情況下，最經(jīng)常遇到的障礙以及改進方法是保持當?shù)仉妷悍€(wěn)定在一個指定的范圍內(nèi)。減小影響的策略包括以下幾個方面：

　　—限制發(fā)電機輸出；

　　—減少初級變電站電壓；

　　—增加無功功率；

　　—導(dǎo)線升級改造；

　　—提高接入系統(tǒng)電壓。

　　對以上策略進行了探討，給出了它們的影響結(jié)果。分析過程中沒有考慮已經(jīng)由馬斯特斯很好闡述了的距離或中間負荷的影響。最高電壓抬升是在一臺容量為600kW的分散發(fā)電機滿負荷輸出（功率因數(shù)為0.9），當?shù)刎摵蔀閘OOkW（最大負荷的25％）的情況下造成的。在這種情況下，電壓超出6％限值近4個百分點。

　　限制發(fā)電機輸出

　　應(yīng)用水輪機調(diào)速器中的負荷限制來改變有功功率，以避免電網(wǎng)電壓的波動，是可能的。方法雖然有效，但影響發(fā)電機的輸出，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，電壓保持在限值內(nèi)。該輸出功率是在沒有采用其它防范措施的情況下能夠達到的最大輸出功率。

　　減少初級變電站電壓

　　降低變電站初級設(shè)定電壓可以提高波動前的電壓。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)電機滿負荷運行。雖然可以通過調(diào)整電壓設(shè)定值到0.99pu，使發(fā)電機達到滿負荷輸出，但這樣做是不允許的，因為如果發(fā)電機輸出減少（或者分散發(fā)電機跳閘），用戶的電壓可能會降至接近或者低于最低電壓限制。對簡單電網(wǎng)可以采用智能控制和有功管理來恢復(fù)系統(tǒng)電壓，但對于大型的農(nóng)村電力系統(tǒng)是行不通的。

　　增加無功功率

　　配電網(wǎng)運營人員通常要求分散發(fā)電機按給定的功率因數(shù)運行，功率因數(shù)是由電網(wǎng)接受或者提供無功功率的能力決定的。同步發(fā)電機可以輸出或者吸收無功功率，正常情況下按給定的功率因數(shù)運行，它們也可以按照電壓控制方式運行，對電網(wǎng)提供支持。標準異步發(fā)電機只能吸收無功功率，這雖然能夠減少電壓升高，但是電網(wǎng)必須提供無功功率。開發(fā)商在輸送有功功率中得到的經(jīng)濟效益將部分沖抵配電網(wǎng)運營人員收取的電網(wǎng)提供無功功率的費用。發(fā)電機滿負荷運行，以0.9的功率因數(shù)吸收電網(wǎng)無功功率。電壓變化率和當?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，對分散發(fā)電收益和當?shù)毓╇娰|(zhì)量會有影響。余下的防范措施會使分散發(fā)電機的開發(fā)費用大大增加，但對運行的限制卻較少。

　　導(dǎo)線升級改造

　　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，來滿足線路的要求。如此一來，費用隨之增加。給出了用130mm2銅導(dǎo)線更換現(xiàn)有32mm2導(dǎo)線的影響。可以看到，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，對容量比較大的分散式發(fā)電機，在電壓不受干擾的情況下只能簡單地直接與低壓電網(wǎng)相連，而且電網(wǎng)運管人員會要求它接到高一級電壓的電網(wǎng)上。這就可能意味著要建一個升壓站，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)。

　　對變化的管理

　　每一種防范策略都會有相關(guān)的費用發(fā)生，要么直接由分散發(fā)電開發(fā)商來承擔運行費（例如，出力限制、吸收無功），要么由開發(fā)商和／或配電網(wǎng)運營人員承擔投資費用。作為連接條件，配電網(wǎng)運營人員可以要求開發(fā)商支付采取防范措施發(fā)生的所有費用。這種做法被稱為“深度收費”，可能會大大增加項目的投資，特別是要進行線路升級改造時。在許多情況下，特別是對小項目而言，經(jīng)濟上是不可行的，從而限制了微水電和其它可再生能源的開發(fā)。現(xiàn)在正考慮采取另外一種“影子收費”辦法，其中，配電網(wǎng)運營人員將為電網(wǎng)升級改造支付必要的費用，然后從發(fā)電機收取系統(tǒng)使用費（DuoS），但是配電網(wǎng)運營者必須仔細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險來自于現(xiàn)行的“先來者先受益”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。這就意味著一個早期的、甚至容量相當小的項目將阻止同一地區(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。

　　另外一個相反的影響與電網(wǎng)升級改造投資的合理性有關(guān)。當開發(fā)商和／或配電網(wǎng)運營者投資建立一個新的連接時，不可能按照分散發(fā)電的精確容量進行設(shè)計、確定和設(shè)備安裝。謹慎的設(shè)計或者采用標準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，但是隨后可能會申請支付較低的聯(lián)網(wǎng)費用來獲取這些余量，因為電網(wǎng)已經(jīng)完成升級改造了。這些問題會進一步使分散發(fā)電復(fù)雜化，并限制了對分散發(fā)電的開發(fā)，同時也提出了對有計劃的和整體開發(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)運營者準備投資進行分段電網(wǎng)改造，那么對單個電網(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)機會。同時，對接入電網(wǎng)現(xiàn)有的、或新增地區(qū)的分散發(fā)電廠應(yīng)該進行控制，以充分利用在電壓波動限制允許范圍內(nèi)的電網(wǎng)聯(lián)接。下面一部分將描述英國愛丁堡大學(xué)能源系統(tǒng)研究所為解決這些難題而進行的兩項相關(guān)的研究。此項工作在配電網(wǎng)電壓區(qū)域管理研究UMIST中作為補充聯(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。他們已經(jīng)確認了可再生能源能被現(xiàn)有和已升級的輸電網(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，對配電網(wǎng)在一個小范圍內(nèi)開展類似研究，其工作量是非常大的，而且耗費時間。為了整體擴展分散發(fā)電的接入，需要在電網(wǎng)內(nèi)從3種開發(fā)方式中來決定可能的容量。

　　理論上最簡單的方法通過評估滿足以上限制，確定一個區(qū)域內(nèi)可能聯(lián)網(wǎng)的分散式發(fā)電容量和某一個簡單接入點———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)一個專門的模擬經(jīng)理控制電網(wǎng)潮流分析軟件進行自動重復(fù)工作，不然要耗費人工研究的時間。分析結(jié)果隨后可以很快獲得，但可能會比較理想化，因為他們不考慮相臨電網(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)申請數(shù)和英國開展的活動數(shù)量意味著開發(fā)是一項并行的活動。在電網(wǎng)的同一地區(qū)，可能會有許多申請要求并入有時不同的、有時相同的一個接點。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大型的多角度的問題，而不是重復(fù)模擬。哈里森和華萊士已經(jīng)運用通常用于輸電線研究的優(yōu)化潮流（OPF）技術(shù)，來為模擬經(jīng)理確定分散式發(fā)電廠穿越部分或者全部電網(wǎng)的最大接入同時性。它全面考慮了對（所有）鄰近地區(qū)的開發(fā)，但對整體而言，卻不容樂觀，因為一些可能從不開發(fā)的地區(qū)是不必擴展的。

　　通過模擬理論對優(yōu)化潮流技術(shù)更加實際的應(yīng)用，促進了配電網(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)能夠按時間順序，同時成倍地開發(fā)。這不僅能夠確定最大可接入容量，而且可以對電網(wǎng)資產(chǎn)的閑置和無償占用進行調(diào)查。配電網(wǎng)運營者和微水電開發(fā)商可以運用這些技術(shù)來最大程度地聯(lián)網(wǎng)，明確電網(wǎng)升級改造的需求，并防止電網(wǎng)的資產(chǎn)閑置和無償占用。

　　新發(fā)電機控制技術(shù)使并網(wǎng)和運行最大化

　　同步發(fā)電機可以在電壓控制或者功率因數(shù)控制的模式下運行。雖然功率因數(shù)控制過去常常是必須的，一些配電網(wǎng)運營者已允許在電網(wǎng)的薄弱部分進行分散發(fā)電電壓控制運行，來提供一些電壓的輸出。這必須進行仔細的評估，因為大容量的分散發(fā)電機會引起電網(wǎng)的電壓控制系統(tǒng)產(chǎn)生回應(yīng)。然而，當與變化的現(xiàn)地負荷相互協(xié)調(diào)，電網(wǎng)的薄弱部分接入并允許電廠持續(xù)運行，如果分散式發(fā)電機把功率因數(shù)控制和電壓控制結(jié)合起來，會給開發(fā)商帶來很大的收益。

　　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。它的正常運行方式是按一個預(yù)置、恒定的功率因數(shù)輸出功率。但是，一旦當?shù)仉妷撼^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)用能使低負荷期間輸出較大出力，而在高負荷期間提供電壓支持。

　　大量的模擬試驗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)電機的運行狀況。與其相似的11kV電網(wǎng)一天內(nèi)的負荷需求變化。在功率因數(shù)控制方案（APFC－紅線）和混合控制方案（AVPFC－藍線）下電網(wǎng)潮流和當?shù)仉妷旱淖兓Y(jié)果。對功率因數(shù)控制模式下的運行狀況進行了大量的觀察。首先，在低負荷期間（4：30～7：30A.M.），電壓將升高超出最高限值，接著發(fā)電機斷開，造成大量的發(fā)電損失。其次，在16：30～19：30P.M.期間，過多的當?shù)刎摵墒闺妷航抵磷畹碗妷合拗狄韵?。低電壓保護斷開分散發(fā)電機，造成電壓進一步下降，在缺乏電壓控制的情況下，配電網(wǎng)運營者將從輸電網(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)電機保持與電網(wǎng)連接并輸出電力。

　　參考文獻：

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　?。ㄗg自InternationalWaterPowermDamConstruction，Nov，2002）