搜索
一、首先介绍分布式发电技术的发展现状及特点。1.在美国,容量为1千瓦到10兆瓦的分布式发电和储能单元成为分布式供能系统的有用单元。据美国分布式电源联盟预测，到2020年，美国分布式电源的容量将占全国总容量的3.7%。在那时由于新的能源需求与老的电厂的退役，估计要增加117×1012KW·h的电能，几乎是近20年增量的2倍。为满足市场需要，下一个10年后，美国的分布式发电市场装机容量估计每年将达5-6×109W，为解决这个巨大的缺口，美国能源部提出了以下几个涉及分布式发电技术的计划，包括燃料电池、分布式发电涡轮技术、燃料电池和涡轮的混合装置等。可以预料,在不久以后，分布式发电技术将在美国得到相当的发展。文献[11]讨论了分布式电源在美国的发展现状,指出尚需解决的技术经济问题。分布式电源具有高可靠性、高质量、高效率以及灵活性等特点,可以满足工商业、居住等的一系列要求，预计几年后，美国新一代的微燃气汽轮机可以完全商业化，为调峰和小公司余热发电提供了新机会。2)在我国，分布式电源方面的研究相对较少,且大多集中在电源本身,在分布式电源对电力系统规划、运行等方面影响的研究集中在定性分析基础上。文献[12]讨论了分布式电源对电力系统运行的多方面影响。文献[13]对目前已在我国应用较多的风力发电技术的相关问题进行了分析。我国电网，特别是西部电网，网络结构相对较弱，分布式发电对主网的运行有较大的影响。国外在分布式电源的一些研究成果还无法直接应用于我国，解决的方法是研究我国分布式电网的适用问题，这也是我国（尤其西部地区）大规模发展分布式发电技术需要解决的问题。随着我国经济建设的发展，集中式供电网络的规模扩大，由于地域经济的差异，对于落后的农村地区，特别是农牧地区和偏远山区，要形成一定规模的配电网络需要很大的投资，能源供应严重制约这些地区的经济发展。分布式发电技术弥补集中发电模式的局限性。在我国西北的广大农村地区风力和太阳能资源比较丰富，为分布式发电技术的发展提供了条件，内蒙古已经形成了年发电量1亿kW·h的电量，除自用外，还送往北京地区，这种无污染绿色能源减轻了当地环境污染。在可再生能源分布式发电系统中的除了风力发电外,还有太阳能光伏电池、中小水电等都是解决我国偏远地区缺电的较好方法。因此,我们在电网规划时应引起足够的重视。2.分布式发电技术是一种新型的、很有发展前途的发电和能源综合利用方式,因此分布式发电的概念一经提出就得到了各国研究人员的广泛关注。分布式发电技术到目前为止并没有一个统一的、严格的定义,但有以下几个共同的特点:①规模不大且分布在负荷附近;②满足一些特殊用户的需求、支持已有配电网的经济运行;③未经规划的或非中央调度型的电力生产方式;④能源利用效率较高或利用可再生能源发电等。二．介绍分布式供电系统的运行结构分布式电源与电力系统之间存在如下的4种运行结构：结构1为分布式电源独立运行向附近的用户供电;结构2是分布式电源独立运行,但在分布式电源与当地电网之间有自动转换装置;结构3是分布式电源与系统并联运行,但分布式电源对当地电网无输出;结构4为分布式电源与系统并联运行且向当地电网输出电能。不同的运行方式具有不同的特点。利用化石燃料为能源的分布式发电方式,稳定性好、易于控制;但以可再生能源发电的分布式发电方式有一些共同的特点,那就是能量密度低、稳定性差和随机性,风力发电和光伏发电还受天气的影响[4]。因此,以可再生能源为能源的分布式电源对边远地区供电,当容量较小时需配以储能单元才能独立运行,或者是几种分布式发电方式组成联合发电系统,如:风力ö柴油联合发电系统、风ö光联合发电系统等。分布式发电方式并网运行通常都是与配电网并列运行,主要存在2方面的问题。其一,是并网控制问题。分布式发电方式多种多样,按并网技术可以分为两大类:直接与系相联和通过逆变器与系统相联。如何并网对电力系统冲击最小是研究的热点,如:异步风力发电机并网时采用的晶闸管软并网方法。其二,功率调节问题。如前所述有许多分布式发电方式存在着随机性,对系统的输入功率也是随机的,如何调节需要研究。分布式发电并网后会对电力系统的规划、设计、运行、控制及保护等各个方面造成影响。目前,世界上有许多国家的组织都制定了关于分布式发电的并网标准,如:IEEE的P1547等。中国在这方面尚有许多工作要做。三、分析储能装置在分布式系统中的作用。储能在分布式发电中的作用主要有以下1个方面*#%)改善电能质量维持系统稳定+在风力发电中风速的变化会使原动机输出机械功率发生变化从而使发电机输出功率产生波动而使电能质量下降+应用储能装置是改善发电机输出电压和频率质量的有效途径同时增加了分布式发电机组与电网并网运行时的可靠性o$po(po3p+可靠的分布式发电单元与储能装置的结合是解决诸如电压跌落,涌流和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效手段之一o1p+#$)在分布式发电装置不能正常工作时向用户提供电力+在一些特殊情况下如太阳能发电的夜间风力发电无风时储能装置能够起到过渡的作用持续向用户供电+#1)提高分布式发电单元拥有者的经济效益+在电力市场的环境下分布式发电单元与电网并网运行有了足够的储存电力分布式发电单元(%华北电力技术Zqr.s]stZukOk].rt]vqwkrZNh%&$&&(成为可调度的机组单元!发电单元拥有者可以根据不同情况向电力公司卖电!提供调峰和紧急功率支持等服务!获取最大的经济效益。四、对分布式发电技术进行趋势展望。为了支撑中国经济增长的持续发展,中国需要增加电力装机容量,扩大电力生产。据专家预测,2020年中国的发电装机容量预计为10亿kW,年发电量46000亿kW·h。如果用传统的发电方式,将对中国的能源供应造成极大威胁。另一不容忽视的制约是大量化石能源消耗造成的严重环境污染和大量温室气体排放。要满足中国经济发展的电力需求,可以从2方面来解决。①中国应该同世界其他各国一样,应该积极利用可再生能源。在2005年3月28日中国已经颁布了可再生能源法,旨在推动对可再生能源的利用。②积极进行新的发电方式的研究与推广,如:燃气轮机发电、燃料电池发电等。这些发电方式的特点是效率高(特别是冷、热、电联产时)、电站容量小,对环境影响小。因此,要使中国的电力能够满足经济的发展,需要大力发展分布式发电。(3)对偏远地区负荷的供电需要发展分布式发电大电网对于偏远地区的负荷不能进行供电。一种情况是负荷距离现有电力系统太遥远,输配电系统的投资太大;另一种情况是由于自然条件太恶劣,现有电力系统到用户的输电线路根本无法架设或建成后会经常出现故障。采用小水电、风力发电、太阳能光伏发电和生物质能发电的分布式发电方式是解决偏远地区的用户用电的有效方法。中国小水电资源极其丰富,可开发量约1.3亿kW,居世界首位。到2002年底,小水电装机达到3104万kW,向边远地区提供了大量廉价的电力。2003年启动的“小水电代燃料”工程,将进一步推动中国小水电的发展。中国国家计委于2002年启动的“送电下乡”工程,也是利用可再生能源发电来解决西藏、青海、四川、新疆等西部省(区)边远地区的生活用电问题。(4)电力市场化改革需要发展分布式发电近年来,中国在不断地进行着电力市场化改革,目的是为了引入竞争机制,降低电力生产和供应成本,实现资源的优化配置。分布式发电可以促进这些目的的实现。首先,随着社会的发展,负荷峰谷差不断增大,为了短暂的峰荷建造发电厂投资巨大且经济效益低下。其次,大量就近供电减少了输配电投资,且线损小。输配电线路的减少可以减少出线走廊,减少高压输电线的电磁污染。再次,分布式发电投资小,安装建设时间短,有利于独立发电商投资。中国的分布式发电技术尚处在起步阶段,但发展很快。在中国小水电和风力发电已经得到了广泛的应用,但还有很大的潜力。如风力发电。中国风能资源丰富,可开发的装机容量约2.53亿kW。截止到2003年底,全国风能资源丰富的14个省(自治区)已建成风电场40座,累计运行风力发电机组1042台,总容量达567.02MW(以完成整机吊装作为统计依据)。其它几种分布式发电方式(除往复式发动机技术)中国也在进行着积极的研究或商业示范运行。根据西方国家的经验:大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资、降低能耗、提高系统安全性和灵活性的主要方法。中国也应该借鉴西方国家的经验积极发展分布式发电,来解决中国电力发展过程中面临的许多问题。