新能源發(fā)電技術(shù),第一部分 分布式發(fā)電,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),第,10,講 分布式發(fā)電與能源互補(bǔ),第一部分 分布式發(fā)電,10.1.1,分布式發(fā)電的概念,分布式發(fā)電：,在一定的地域范圍內(nèi)，由多個(gè)甚至,多種形式,的發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電，以,就地滿足,較大規(guī)模的用電要求相對(duì)于集中發(fā)電的大型機(jī)組而言，,其,總的發(fā)電能力,由分布在不同位置的多個(gè)中小型電源來實(shí)現(xiàn),；,相對(duì)于過去的小型獨(dú)立電源而言，,其,容量分配和布置,有一定的規(guī)律，滿足特定的整體要求10.1,分布式與互補(bǔ)發(fā)電概述,區(qū)分幾個(gè)類似的概念：,DP,，,DER,，,DG,分布式發(fā)電一般獨(dú)立于公共電網(wǎng)而,靠近用電負(fù)荷,，可以包括任何安裝在用戶附近的發(fā)電設(shè)施，而不論其規(guī)模大小和一次能源的種類一般來說，分布式電源是,集成或單獨(dú),使用的、,靠近用戶,的小型,模塊化,發(fā)電設(shè)備，多為容量在,50,兆瓦以下的小型發(fā)電機(jī)組10.1.1,分布式發(fā)電的概念,10.1.2,分布式發(fā)電的特點(diǎn),（,1,）建設(shè)容易，投資少,單機(jī)容量和發(fā)電規(guī)模都不大,，不需要建設(shè)大電廠和變電站、配電站，,土建和安裝成本低，工期短，投資少,。

2,）靠近用戶，輸配電簡單，損耗小,靠近電力用戶，一般可直接就近向負(fù)荷供電，而不需要長距離的高壓輸電線，輸配電損耗小，建設(shè)簡單廉價(jià)3,）污染少，環(huán)境相容性好,可再生能源發(fā)電過程污染物排放少，噪聲也不大4,）能源利用效率高,可,結(jié)合冷熱電聯(lián)產(chǎn),，將發(fā)電的廢熱回收用于供熱和制冷，科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn),能源的梯級(jí)利用,而且,距離用電負(fù)荷較近，輸配電過程中的電能損失和供暖、供熱管道的熱量損失也相當(dāng)小綜合利用率可達(dá)達(dá),70%-90%,5,）運(yùn)行靈活，安全可靠性有保障,小機(jī)組的,啟動(dòng)和停運(yùn)快速，靈活,可作為備用電源,6,）聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，有提供輔助性服務(wù)的能力,可與電網(wǎng),聯(lián)合運(yùn)行，互為補(bǔ)充,，既能提高本身的供電可靠性，還能為大電網(wǎng)提供輔助性的服務(wù)10.1.2,分布式發(fā)電的特點(diǎn),夏季和冬季用電高峰期，冷熱電聯(lián)供可滿足季節(jié)供熱或制冷需要，并節(jié)省電力，從而減輕供電壓力,美加大停電后，有專家估計(jì)，改造美國東北部電網(wǎng)需,500,億,美元，但只能減少事故發(fā)生或減輕事故影響如果把這些投資用于建設(shè)分布式供電系統(tǒng)，至少可以,解決,1,億千瓦,的發(fā)電容量，若再考慮供熱、制冷及減少的輸變電損耗，則可相當(dāng)于,增加,2,3,億千瓦的發(fā)電裝機(jī)容量,。

分布式發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的輔助性服務(wù),分布式發(fā)電的適用場(chǎng)合,分布式發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行模式：,獨(dú)立運(yùn)行,多用于大電網(wǎng)覆蓋不到的邊遠(yuǎn)地區(qū)、農(nóng)牧區(qū)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,多用于電網(wǎng)中負(fù)荷快速增長的區(qū)域和某些重要的負(fù)荷區(qū)域（工廠、醫(yī)院等），分布式電源與公用電網(wǎng)共同向負(fù)荷供電聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行將是分布式發(fā)電系統(tǒng)未來發(fā)展的主要方向10.2,分布式電源與儲(chǔ)能,10.2.1,新能源分布式電源,分布式電源,就是分散的小規(guī)模電源，,容量,50MW,，包括：,(1),天然氣分布式能源，主要是熱電聯(lián)產(chǎn)和冷熱電聯(lián)產(chǎn)等2),可再生能源分布式發(fā)電，主要包括小型水能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿?),廢棄資源綜合利用，涵蓋工業(yè)余壓、余熱、廢棄可燃性氣體發(fā)電和城市垃圾、污泥發(fā)電等常利用基于,可再生能源,的分布式電源此外，微型燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用廣泛,熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,微型燃?xì)廨啓C(jī),是一類新近發(fā)展起來的小型熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，是以天然氣、汽油、柴油等為燃料的超小型燃?xì)廨啓C(jī)微型燃?xì)廨啓C(jī),體積小,，,重量輕,，功率,20,500,千瓦,成本高于相同功率的柴油發(fā)電機(jī)組，但維護(hù)費(fèi)用低廉，總體運(yùn)行費(fèi)用更低10.2.1,新能源分布式電源,微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的工作原理圖,10.2.2,分布式發(fā)電的儲(chǔ)能裝置,由于,自然資源的特性,，,可再生能源,用于發(fā)電時(shí)其功率輸出具有明顯的,間歇性和波動(dòng)性,，其變化甚是可能是,隨機(jī)的，容易對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)電網(wǎng)事故,。

為充分利用可再生能源并保障其,供電可靠性,，就要對(duì)這種難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的能量變化進(jìn)行及時(shí)的控制和抑制儲(chǔ)能裝置，就是用來解決這一問題10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),（,1,）蓄電池儲(chǔ)能,蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng),由蓄電池、逆變器、控制裝置、輔助設(shè)備（安全、環(huán)境保護(hù)設(shè)備）等部分組成可以分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等性價(jià)比很高的,鉛酸蓄電池,最適合應(yīng)用于分布式發(fā)電系統(tǒng)傳統(tǒng)的蓄電池存在初次投資高、壽命短、環(huán)境污染等問題,2,）超導(dǎo)儲(chǔ)能,核心部件是由,超導(dǎo)材料,制成的,超導(dǎo)線圈,通入,直流電,，線圈中就會(huì)形成,強(qiáng)磁場(chǎng),，把電能以磁場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存起來由于超導(dǎo)體的,電阻幾乎為零,，電流在超導(dǎo)線圈中循環(huán)時(shí)產(chǎn)生的功率損耗很小，因而儲(chǔ)存的能量不易流失在外部需要能量時(shí)，可以把儲(chǔ)存的能量送回電網(wǎng)或?qū)崿F(xiàn)其它用途10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),超導(dǎo)特性一般需要在,很低的溫度,下才能維持一旦溫度升高，超導(dǎo)體就變?yōu)橐话愕膶?dǎo)體，電流流過時(shí)將產(chǎn)生很大的功率損耗，儲(chǔ)能的效果也就不復(fù)存在了一般將超導(dǎo)線圈浸泡在,溫度極低的液體（液氫等）,，然后封閉在容器中因此，超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)除了核心部件超導(dǎo)線圈以外，還包括,冷卻系統(tǒng)、密封容器,以及用于控制的電子裝置。

2,）超導(dǎo)儲(chǔ)能,10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),是一種,機(jī)械儲(chǔ)能,方式1970s,就有了利用,高速旋轉(zhuǎn)的飛輪,來儲(chǔ)存能量，并應(yīng)用于電動(dòng)汽車的構(gòu)想由于,飛輪材料,和,軸承,等關(guān)鍵技術(shù)一直沒有解決而停滯，,1990s,以來，高強(qiáng)度的碳纖維材料、低損耗磁懸浮軸承、電力電子學(xué)三方面的技術(shù)發(fā)展，飛輪儲(chǔ)能得到快速發(fā)展3,）飛輪儲(chǔ)能,10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),（,4,）水制氫儲(chǔ)能,這種儲(chǔ)能系統(tǒng)需與燃料電池聯(lián)合應(yīng)用在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)負(fù)荷減小或發(fā)電容量增加時(shí)，將,多余的電能用來電解水,，使氫和氧分離，作為燃料電池的燃料送入燃料電池中存儲(chǔ)起來；當(dāng)負(fù)荷增加或發(fā)電容量不足時(shí)，使存儲(chǔ)在燃料電池中的,氫和氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)直接產(chǎn)生電能,，繼續(xù)向負(fù)荷供電，從而保證供電的連續(xù)性詳見本書的第,9,章,),10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),（,5,）超級(jí)電容器儲(chǔ)能,雙電層電容器,的基本原理是利用電極和電解質(zhì)之間形成的界面雙電層來儲(chǔ)存能量這種電容器的儲(chǔ)能是通過,使電解質(zhì)溶液進(jìn)行電化學(xué)極化,來實(shí)現(xiàn)的，并沒有產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是,可逆,的法拉第準(zhǔn)電容,是以準(zhǔn)電容,-,準(zhǔn)電容為主要機(jī)制，在正極和負(fù)極表面分別以,金屬氧化物,的,氧化,/,還原反應(yīng)為基礎(chǔ),或以,有機(jī)半導(dǎo)體聚合物,表面,摻雜不同電荷的離子為基礎(chǔ),，產(chǎn)生與電極充電電位有關(guān)的電容。

容量是相同面積雙電層電容的,10,100,倍10.2.2.1,常用的儲(chǔ)能技術(shù),（,5,）超級(jí)電容器儲(chǔ)能,根據(jù)電化學(xué)電容器的,結(jié)構(gòu)及電極上發(fā)生反應(yīng)的不同,，超級(jí)電容器又可分為,對(duì)稱型,和,非對(duì)稱型,如果兩個(gè)電極的,組成相同且電極反應(yīng)相同，反應(yīng)方向相反,，則被稱為對(duì)稱型；反之則被稱為非對(duì)稱型非對(duì)稱型電容器具有比常規(guī)電容器更高的比能量和比二次電池更高的比功率近年來開發(fā)出的一種新型的電容器,混合型超級(jí)電容器,，,一極采用傳統(tǒng)的電池電極,并通過電化學(xué)反應(yīng)來儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化能量，,另一極,則通過,雙電層,來儲(chǔ)存能量其充放電速度、功率密度、內(nèi)阻、循環(huán)壽命等,性能,主要由,電池電極,決定10.2.2.2,儲(chǔ)能裝置在分布式系統(tǒng)中的作用,（,1,）平衡發(fā)電量和用電量,（,2,）,充當(dāng)備用或應(yīng)急電源,某些分布式電源受自然條件影響而減少甚至不能供電時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)就像,備用電源,，可臨時(shí)維持供電此外，基于,系統(tǒng)安全性,的考慮，分布式發(fā)電系統(tǒng)也可以保存一定數(shù)量的電能，用以應(yīng)付突發(fā)事件3,）改善分布式系統(tǒng)的可控性,儲(chǔ)能系統(tǒng)可,調(diào)節(jié)分布式系統(tǒng)與大電網(wǎng)的能量交換，,將難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和控制的分布式電源，整合為能夠,按計(jì)劃輸出電能的系統(tǒng),，使其成為,可以調(diào)度的發(fā)電單元，,從而,減輕對(duì)大電網(wǎng)的影響，提高大電網(wǎng)對(duì)分布式電源的接受程度。

4,）提供輔助服務(wù),通過功率波動(dòng)的抑制和快速的能量吞吐，可明顯,改善,分布式發(fā)電系統(tǒng)的,電能質(zhì)量,增強(qiáng),了分布式發(fā)電系統(tǒng),可控性,，在用電高峰時(shí),分擔(dān)負(fù)荷,，在發(fā)生局部故障時(shí),提供緊急功率支持,，等等可見，儲(chǔ)能裝置在分布式發(fā)電系統(tǒng)中是非常重要的10.3,分布式供電系統(tǒng)和微電網(wǎng),10.3.1,分布式供電系統(tǒng)構(gòu)成,分布式供電系統(tǒng),包含很多分散在各處的,分布式電源,，種類也往往不只一種，再加上,儲(chǔ)能裝置,和附近用電的,負(fù)荷,，其結(jié)構(gòu)可能也相當(dāng)復(fù)雜10.3.1,分布式供電系統(tǒng)構(gòu)成,分布式供電系統(tǒng)一般由,分布式電源,、,儲(chǔ)能設(shè)備,、,分布式供電網(wǎng)絡(luò)及控制中心,和,附近的用電負(fù)荷,構(gòu)成，如果與公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行還包括,并網(wǎng)接口,10.3.1,分布式供電系統(tǒng)構(gòu)成,目前，世界上有許多國家或國際組織都在制訂關(guān)于,分布式電源的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),，例如,IEEE,的,P1547,、加拿大,C22.3NO.9,、德國中壓和低壓并網(wǎng)指南、我國,Q/GDW 480,2010,標(biāo)準(zhǔn)等其中,德國的中低壓并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),對(duì),DR,系統(tǒng)的,有功功率控制,也進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定我國,Q/GDW 480,2010,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分布式電源,總?cè)萘?原則上不宜超過上一級(jí)變壓器供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷的,25%,；分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)的,短路電流與分布式電源額定電流之比,不宜低于,10,；,200kW,及以下分布式電源宜接入,380V,電壓等級(jí)電網(wǎng)，,200kW,以上分布式電源宜接入,10kV,（,6kV,）及以上電壓等級(jí)電網(wǎng),。

微電網(wǎng),是能夠獨(dú)立運(yùn)行或者作為一個(gè)整體,與公共電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),的,分布式供電系統(tǒng),將,分布式發(fā)電系統(tǒng),以,微電網(wǎng)的形式,接入到公共大電網(wǎng)運(yùn)行，互為補(bǔ)充和支撐，是,發(fā)揮其效能,的,最有效,方式用戶所需能量,由各種分布式電源、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)和公共電網(wǎng)提供，微電網(wǎng)在滿足用戶供熱和供冷需求的前提下，最終以,電能作為統(tǒng)一的能源形式,將各種分布式能源加以融合，滿足特定的電能質(zhì)量要求和供電可靠性10.3.2,微電網(wǎng),微電網(wǎng)可看作,大電網(wǎng)中的一個(gè)可控單元,，而,不再是多個(gè)分散的電源和負(fù)荷,10.3.2,微電網(wǎng),微電網(wǎng)和大電網(wǎng)的連接處，稱為,公共連接點(diǎn),微電網(wǎng)模式控制器，可實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行的轉(zhuǎn)換10.3.2,微電網(wǎng),基于我國的實(shí)際情況，我國微電網(wǎng)建設(shè)可以分為以下幾種類型：,（,1,）,城市微電網(wǎng),我國城市微電網(wǎng)可以依托,居民小區(qū)、賓館、醫(yī)院、商場(chǎng)及辦公樓等,進(jìn)行建設(shè)，主要以,提高供電可靠性和電能質(zhì)量,為目標(biāo)城市微電網(wǎng)可以在,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),優(yōu)先發(fā)展2,）,企業(yè)微電網(wǎng),一般在中壓配電網(wǎng)等級(jí)，容量較大，常見于,石化、鋼鐵等大型企業(yè),，一般分布在,城市的郊區(qū),這類微電網(wǎng)主要,滿足企業(yè)對(duì)供電安全性和可靠性的較高要求,，同時(shí)通過能源的綜合利用提高企業(yè)的能源利用效率，,降低成本，提高效益,。

3,）,偏遠(yuǎn)農(nóng)村微電網(wǎng),主要建設(shè)在,草原、山區(qū),等電力需求較低的偏遠(yuǎn)地區(qū)，將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)延伸到這類地區(qū)需要很大的成本這類微電網(wǎng)以,孤島運(yùn)行為主,，主要靠本地分布式電源提供電能，能夠有效,解決偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電難題,在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，,孤島運(yùn)行,和,并網(wǎng)運(yùn)行,是兩種基本的運(yùn)行模式為了更好地發(fā)揮分布式發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)采用一定的控制策略實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)孤島和并網(wǎng)的,平穩(wěn)運(yùn)行,及兩者之間的,平穩(wěn)轉(zhuǎn)換,當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障并不能立即恢復(fù)時(shí)，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運(yùn)行，從而,保證部分重要負(fù)荷的不間斷供電,，此時(shí)對(duì)重要負(fù)荷的可靠供電放在首要地位，而對(duì)于非重要負(fù)荷和微網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化等放在次要地位，,必要時(shí)切除或斷開非重要負(fù)荷以維持微電網(wǎng)中的能量平衡,；當(dāng)故障解除時(shí)，通過適當(dāng)?shù)目刂?，使微電網(wǎng)重新并網(wǎng)運(yùn)行10.3.3,微電網(wǎng)的運(yùn)行控制,10.3.3,微電網(wǎng)的運(yùn)行控制,基于逆變器側(cè)的孤島檢測(cè)方法,可分為,被動(dòng)檢測(cè),和,主動(dòng)檢測(cè),。