分布式电源

《电气工程基础》第十八章 分布式电源
一、风力发电 风力发电是将风能转化为电能的发电技术，它的输出功 率由风能决定。 风力发电机发出交流电，经整流为直流电对蓄电池充电 。再利用电力电子器件制造的“逆变器″将蓄电池中的直流电 转化为三相恒频恒压的交流电。
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二、光伏发电 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发 电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用 半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种 技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过 串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合 上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 光伏发电系统直接将太阳能转换为电能，光伏发电装置 由半导体器件组成，设计简单，坚固耐用，基本上不需要维 护。
？如果采用星形连接，则电机的相电流又是多少？
3.有一个115V/400Hz的中频电源，需要设计一个负载 对其负载特性进行测试，要求负载的功率因数为0.8
，负载的有功功率为3KW，请设计该电源的负载？
4.分别通过三角函数法和复功率的方法由单相功率推 导对称三相系统的三相功率。
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三、分布式发电应用前景 1970年就有了分布式电源的概念，美国公共事业 管理政策法公布后，正式得以推广，并很快被其它国 家接受。 “9·11”后，出于对供电安全的考虑，美国等加 快分布式供电系统研究和建设的步伐，在很多国家已 颇具规模。 目前分布式电源站美国有6000多座；英国有 1000多座；日本有近5000家，总容量超过600万千瓦 。2006年欧盟国家的分布式供电系统达到1.5万个左 右。美国计划到2010年和2020年分别有20%和50%以上 的新建商用或办公建筑使用分布式供电系统，并且在 2020年将15%的现有建筑改由分布式电源供电。
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燃料处理器将碳氢化合物燃料转换为富含氢气的混合气 体，然后根据燃料电池的需要，再将混合气体去掉杂质 或其他气体成分，为燃料电池提供纯净的氢气。 燃料电池系统还需要一个具有输出功率调节功能的逆变 器系统，因为分布式发电系统中的负载为交流负载，而 且还需要与电力系统并网运行，而燃料电池直接输出的 是直流电。
燃料电池 吸收式制冷机
热气机
内燃机
单效 吸附式制冷机
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作业1 1.有一个L=0.5H的电感，其内阻r=0.5Ω，电源为单相
市电，求该电感消耗的有功功率和无功功率是多少？ 2.有一个采用380V/50Hz供电的三相异步电动机，每 相绕组的电感为1H，电阻0.02 Ω，采用三角形连接， 假设其三相完全对称，求电机某绕组上的电流是多少
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我国上海、北京、广州等大城市，10多年前就尝试分布 式供电。2005年，我国首个分布式电力技术集成工程中心落 户广州，标志着我国分布式供电技术进入实质性发展阶段。 冷热电三联供技术应用最广泛，发展前景较好，我国大 部分地区的住宅、商业大楼、医院、公用建筑、工厂等，都 有供电、供暖及制冷需求，而且很多地方配有自备发电设备， 这些都为冷热电三联供提供了市场。
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第二节 分布式电源基本原理
一、分布式发电的优点 各电站相互独立，安全性高；
集中式供电的重要补充；
对区域电能质量和性能实时监控，环保性好； 配电损耗低，无需配电站； 调峰性能好，启停快速。
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二、分布式发电技术的分类
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第十八章 分布式电源 第一节分布式电源的基本概念
分布式发电：在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机 组，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运行， 或者同时满足这两个方面的要求。
相对于集中发电的大型机组而言，其总的发电能力由分布在 不同位置的多个中小型电源来实现； 相对于过去的小型独立电源而言，其容量分配和布置有一定 的规律，满足特定的整体要求。 分布式发电一般独立于公共电网而靠近用电负荷，可以包 括任何安装在用户附近的发电设施，而不论其规模大小和 一次能源的种类。 一般来说，分布式电源是集成或单独使用的、靠近用户的 小型模块化发电设备。
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光伏发电系统的形式主要有两种： 1、独立光伏发电系统（离网系统） 2、并网光伏发电系统
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独立系统主要组成部分
1、光伏阵列 2、光伏控制器 3、蓄电池组 4、逆变器 5、监控系统 6、负载
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并网系统主要组成部分
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冷热电联供系统组成示意图
热负荷需求 冷负荷需求 电负荷需求
余热锅炉 等换热设备 余热回收
热 驱 动 制冷机组
电 驱 动 制冷机组
系统用 电设备
动力设备
电控设备
燃料
公共电网
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热电转换装置
热冷转换装置 三效
双效
蒸汽轮机
燃气轮机
微燃机
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e
负载 燃料 氧化剂
阳 阳离子 阴 极 极 阴离子
产出气体
电解质
产出气体
单个燃料电池仅仅能产生1V左右的电压，因此一般的 燃料电池系统将多个燃料电池串联起来组成燃料电池组， 为用户提供所需要的电压。 燃料电池组可以采用很多组电池串联和并联，得到不 同的电压、电流和功率。
作业2 用所学的主接线、高压开关电器及主 变压器知识和国标规定的设备符号图，设 计一个电力线路网络图（包括发电机、变 压器、高压开关电器、主接线、重要用户 和普通用户等）。并说明其中元件选型、 主接线的主要原则和优缺点。
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微型燃气轮机工作流程
排气 燃料压缩机 回热器 空气 压气机 燃烧室 燃料 透 平
电力输出
控制装置
发电机
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四、燃料电池 燃料电池是一种不经燃烧直接将燃料的化学能转换为电 能和热能的电化学装置。由阴极、阳极、电解质几个基本单 元构成。燃料（氢气、甲烷等）在阳极催化剂的作用下发生 氧化反应，生成阳离子并给出自由电子；氧化物（通Байду номын сангаас为氧 气）在阴极催化剂的作用下发生还原反应，得到电子并产生 阴离子；阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子 导电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上， 生成反应产物并随未反应完全的反应物一起排到电池外，与 此同时，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反应过 程达到物质的平衡与电荷的平衡，外部用电器就获得了燃料 电池所提供的电能。
1、光伏阵列 2、并网逆变器 3、公共电网 4、监控系统
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光伏阵列—电池
种类 电池 类型 单晶硅 多晶硅 非晶硅 商用 效率 14%-17% 13%-15% 5%-8% 实验室 效率 23% 20.3% 13% 优点 缺点
晶硅 电池
效率高、技术成熟 效率较高技术成熟 弱光效应好、成本相对较 低 弱光效应好、成 本相对较低 弱光效应好、成 本相对较低
原料成本高 原料成本较高 转化率相对较低
薄膜 电池
碲化镉
5%-8%
15.8%
有毒、污染环境
铜铟硒
5%-8%
15.3%
稀有金属
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三、微型燃气轮机 微型燃气轮机，单机功率为25~300 kW。基本技术特征是 采用径流式叶轮机械（向心式透平和离心式压气机）以及回 热循环。随着全球范围内能源与动力需求结构特别是电力系 统放松控制以及环境保护等要求的变化，微型燃气轮机发展 迅猛。