分布式发电、微网与智能配电网综述

分布式发电、微网与智能配电网综述

姓名 XXX

学号 XXXXXXXXXX

清华大学电气一班

1.分布式发电

1.1 概念

美国于1978年在《公共事业管理政策法》中将DG定义为：为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几kW～50MW的小型模块式且与环境兼容的独立电源。

分布式发电是指利用各种可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太阳能、生物质能、小型风能、小型水能、波浪能等）和本地可方便获取的化石类燃料（主要是天然气）进行发电供能的技术。小型的分布式电源容量通常在几百千瓦以内，大型的分布式电源容量可以达到兆瓦级。灵活、经济与环保是分布式发电技术的主要特点，但是，一些可再生能源具有间歇性和随机性等特点，使得这些电源仅依靠自身的调节能力难以满足负荷的功率平衡，通常还需要其他内部或外部电源的配合。分布式发电技术的应用对开发可再生能源起着促进作用，有利于减少环境污染，是非常清洁的发电方式，可以建立在居民区和商业中心．

1.2 几种主要的技术

目前，比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。应用较多的为热电冷三联供（CCHP），有时简称为CHP (Combined Heating &Power)。

1.2.1风力发电

风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再转化为电能的一种发电方式。风力发电机的t要组成部分为支撑塔、风力涡轮、调相装置、齿轮箱、发电机以及速度测量和控制装置等。风力发电的运行方式主要有两种：①独立运行的供电系统，解决规模小的社区用电问题：②作为常规电网的电源，与电网并联运行。虽然风电技术难度高，成本高，受风的影响很不稳定等问题比较突出，但由于风能是一种可以加以利用的可再乍能源清洁无污染。不产生有害气体和废弃物，因此风力发电越来越受到世界各过的重视。

1.2.2光伏发电

光伏发电系统直接将太阳能转变为电能，不需要热力发动机，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。发电装置由固态半导体电子器件组成，重量轻，采用模块化的结构，所以光伏系统适用于其他分布式发电技术不能实现的环境(如安装于居民建筑物上)，但缺点是投资大，成本太高。近年来，随着光伏电池成本的下降以及对可再生能源利用的重视，光伏发电也开始用于并网运行。特别是嵌入到建筑物顶上的光伏发电系统，可直接连到用户的低压电网上去使总体造价降低，具有广阔的应用前景。在美国和日本的一些地区，已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的光伏发电系统与当地电网相联。

1.2.3燃料电池发电

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。按电解质的性质町将燃料电池分为许多类：聚合电解质膜电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体电解质燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等。其能量转化效率可达40％至60％，有害废物排放可以忽略，运行时无噪声。可直接安装在居民区。由于其所具有的特点，以及起容鼍上的可塑性、高效率和模块化设计，使之特别适合在分布式发电系统中应用。但燃料电池要广泛应用到分布式发电系统中仍有很多挑战和技术问题需要克服，如生产以氢为燃料的燃料电池，如何通过增加起制造容量来减少其发电费用。

1.2.4热冷电三联供

传统电厂将燃料转换为电能后，往往抛弃了大量多余的热能。由于分布式发电具有与负荷相适应的规模与位置，能够合理经济地回收这些热能，用户需利用自身设备内或附近的热冷电三联供系统就能同时获得热能和电能。它主要是利用十分先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对做功后的余热进一步回收，用来制冷、供暖和生活用热水。使用能源主要为天然气，也有少量使用石油气、沼气和煤层气等。热电冷三联供主要有区域式（DCHP）和楼宇式（BCHP）两种。

2.微网

2.1 概念

微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。从微观看，微网可以看做是小型的电力系统，它具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡与能量优化，它与带有负荷的分布式发电系统的本质区别在于同时具有并网和独立运行能力。从宏观看，微网又可以认为是配电网中的一个“虚拟”的电源或负荷。

2.2 微网的分类

2.2.1联网型微网

具有并网和独立两种运行模式。在并网工作模式下，一般与中、低压配电网并网运行，互为支撑，实现能量的双向交换。在外部电网故障情况下，可转为独立运行模式，继续为微网内重要负荷供电，提高重要负荷的供电可靠性。通过采取先进的控制策略和控制手段，可保证微网高电能质量供电，也可以实现两种运行模式的无缝切换。

2.2.2独立型微网

不和常规电网相连接，利用自身的分布式能源满足微网内负荷的需求。当网内存在可再生分布式能源时，常常需要配置储能系统以保持电源与负荷间的功率平衡，并充分利用可再生能源。这类微网更加适合在海岛、边远地区等地为用户供电。

2.3 微网的技术

2.3.1微网规划设计

微网工程的建设需要充分的技术和经济分析。相对于传统电网，微网建设运行更为复杂，需要考虑风/光/气、冷/热/电等不同形式能源的合理配置与科学调度，这使得微网规划设计的不确定性和复杂度都大大增加。微网面临着DG成本高、技术经验不足、标准缺乏、行政政策缺乏以及市场障碍等一系列挑战，只有合理确定微网结构及容量配置，才能保证微网以较低的成本取得最大的效益，进而达到示范、推广的目的。联网型微网与独立型微网在优化目标上有时存在一定差异。并网型的优化目标为增大微网收益而独立型的优化目标为保证供电可靠性的前提下降低供电成本。目前微网的规划设计方法及工具大多还处于探索阶段。

2.3.2微网的控制

微电网灵活的运行方式与高质量的供电服务，离不开完善的稳定与控制系统。控制问题也正是微电网研究中的一个难点问题。其中一个基本的技术难点在于微电网中的微电源数目太多，很难要求一个中心控制点对整个系统做出快速反应并进行相应控制，往往一旦系统中