分布式发电技术

分布式发电技术

序言

分布式电源最初应用于通信和航天，随着对能源的需求和电力电源新技术的发展，它与电力系统相结合形成了分布式发电。它的兴起使得电力网络的结构也发生变化，由于分布式发电具有可靠新高、电压等级低、接近负荷中心等特点，因此分布式发电技术将成为我国广泛应用的技术之一。分布式发电技术可以实现多种资源及地域之间的互补，分布式发电系统建设容易，投资少，能源利用效率高，安全可靠，在一定的地域范围内，由多个甚至多种形式的发电设备共同产生电能，满足了较大规模的用电要求。

分布式发电技术的发展现状及特点

一、分布式发电技术的发展现状

分布式发电作为一种具有广阔发展空间的新型发电方式，其能源综合利用方式得到了广泛的应用。发达国家如欧洲、美国、日本等已开始研究并采用多种一次能源形式的结合，探索大电网系统和分布式发电系统相结合的供电方式，以节省电网投资、降低能耗、提高系统安全性和灵活性。欧洲提出要充分利用分布式能源、智能技术、先进电力电子技术等实现集中供电与分布式发电的高效紧密结合,并积极鼓励社会各界广泛参与电力市场,共同推进电网发展。欧洲有些国家已经成功将风力发电的比例提高到10%以上，其中绝大多数是小型、分散式风电。比如丹麦所建设的多数是1万～2万kW的小风电场，全国300多万kW的风机比较均匀地分布在各地，以“就地上网、就地销纳”为主，减小了对电网的影响，提高了电网的安全性。美国电力可靠性技术协会（Consortium for Electric Reliability Technology Solutions，CERTS)最早提出了由分布式发电技术构成的微电网的概念,并成为众多微电网概念中最权威的一个。日本立足于国内能源日益紧缺、负荷日益增长的现实,也展开了微电网研究,但其发展目标主要定位于

能源供给多样化、减少污染、满足用户的个性化电力需求等。

目前，中国的电网还主要以大机组、大电网的集中供电为主，分布式发电在我国处于刚起步阶段,但分布式发电的特点适应中国电力发展的需求与方向,在中国有着广阔的发展前景。一方面,充分利用可再生能源发电对于中国调整能源结构、保护环境、开发西部、解决农村用能及边远地区用电、进行生态建设等均具有重要意义；另一方面,中国可再生能源总的储量丰富，发展潜力十分巨大。

二、分布式发电技术的特点

1、建设容易，投资少

单机容量和发电规模都不大，不需要建设大电厂和变电站、配电站，土建和安装成本低，工期短，投资少。

2、靠近用户，输配电简单，损耗小

靠近电力用户，一般可直接就近向负荷供电，而不需要长距离的高压输电线，输配电损耗小，建设简单廉价。

3、污染少，环境相容性好

可充分利用可再生清洁能源。

4、能源利用效率高。

可结合冷热电联产，将发电的废热回收用于供热和制冷，科学合理地实现能源的梯级利用。

5、运行灵活，安全可靠性有保障。

小机组的启动和停运快速，灵活，可作为备用电源。

6、联网运行，有提供辅助性服务的能力

可与电网联合运行，互为补充，既能提高本身的供电可靠性，还能为大电网提供辅助性的服务。分布式发电对电网的辅助性服务，夏季和冬季用电高峰期，冷热电联供可满足季节供热或制冷需要，并节省电力，从而减轻供电压力。

分布式供电系统的运行结构

一、分布式电源

分布式电源就是分散的小规模电源，容量小于50MW。常利用基于可再生能

源的分布式电源。

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，是以天然气、汽油、柴油等为燃料的超小型燃气轮机。

微型燃气轮机体积小，重量轻，功率20～500 千瓦。成本高于相同功率的柴油发电机组，但维护费用低廉，总体运行费用可比之低。

二、分布式供电系统

分布式供电系统包含很多分散在各处的分布式电源，种类也往往不只一种，再加上储能装置和附近用电的负荷，其结构可能也相当复杂。

分布式供电系统一般由分布式电源、储能设备、分布式供电网络及控制中心和附近的用电负荷构成，如果与公共电网联网运行就还包括并网接口。分布式供电系统的基本结构如下图所示：

储能装置在分布式系统中的作用

一、分布式系统的储能

（一）由于自然资源的特性，可再生能源用于发电时其功率输出具有明显的间歇性和波动性，其变化甚是可能是随机的，容易对电网产生冲击，严重时会引发电网事故。为充分利用可再生能源并保障其供电可靠性，就要对这种难以准确预测的能量变化进行及时的控制和抑制。储能装置，就是用来解决这一问题。

（二）常用的储能技术1、蓄电池储能2、超导储能3、飞轮储能

二、储能装置在分布式系统中的作用

1、平衡发电量和用电量

分布式发电系统的简化示意图如下所示，大致反映了分布式发电系统中最基本的构成要素：

2、充当备用或应急电源

某些分布式电源受自然条件影响而减少甚至不能供电时，储能系统就像备用电源，可临时维持供电。

此外，基于系统安全性的考虑，分布式发电系统也可以保存一定数量的电能，用以应付突发事件。

3、改善分布式系统的可控性

储能系统可调节分布式系统与大电网的能量交换，将难以准确预测和控制的分布式电源，整合为能够按计划输出电能的系统，使其成为可以调度的发电单元，从而减轻对大电网的影响，提高大电网对分布式电源的接受程度。

4、提供辅助服务

通过功率波动的抑制和快速的能量吞吐，可明显改善分布式发电系统的电能质量。

增强了分布式发电系统可控性，在用电高峰时分担负荷，在发生局部故障时提供紧急功率支持，等等。可见，储能装置在分布式发电系统中是非常重要的。

分布式发电的发展应用

20世纪70年代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。

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。

分布式发电技术具有很多传统发电方式无法比拟的优点，它将在我国电力系统中将发挥重要的作用，可持续发展客观上要求大规模地利用分布式发电技术。本文介绍了的分布式发电技术的概念，分布式电源对现代电力系统得影响以及应用前景。在具体应用分布式电源时，必须根据具体情况（如地理位置、资源分布、环境等）综合考虑多种因素来合理选择分布式电源，充分利用资源来发挥分布式发电技术的优势。随着储能技术的不断发展，分布式发电技术将得到更快地发展。与此同时，分布式发电技术与储能技术的融合提高了电力系统的能源利用效率，改善了系统的稳定性、可靠性以及经济性。