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评论智能电网中散布式电源

概述

  散布式动力体系的概念是从1978年美国公共事业办理方针法发布后,在美国开端推行,然后被其他发达国家所承受的。散布式动力体系是坐落或接近电力负荷中心,功率在几十千瓦到几十兆瓦内模块式的散布在负荷邻近的清洁环保发电设备,能够经济 、高效、可靠地发电。散布式发电是差异于传统会集发电、远距离传输、大互联网的发电办法。散布式动力体系并不是简略地选用传统的发电技能,而是树立在自动操控体系、先进的资料技能、灵敏的制作工艺等新技能的基础上,具有低污染排放,灵敏便利,高可靠性和高功率的新式动力出产体系。组成散布式动力体系的发电体系具有如下特色:①高效地运用发电发生的废能生成热和电;②现场端的可再生动力体系;③包含运用现场废气、废热及剩余压差来发电的动力循环运用体系。

  散布式动力可运用天然气、煤层气等燃料,也能够运用沼气、焦炉煤气等废气资源,乃至可运用风能、太阳能、水能等可再生资源。由于现在散布式动力项目多建在城市,故大部分散布式动力的燃料多为天然气或是柴油。详细而言开展散布式动力的重要含义有以下几方面:

  由于散布式动力可用发电的余热来制热、制冷,因而动力得以合理的梯 级运用,然后可进步动力的运用功率(达70%.90%)。由于散布式电源的并网,减 少或缓建了大型发电厂和高压输电网,缓建了电网而节省出资。一起,使得输配电网的潮流削减,相应的下降了网损。

  因其选用天然气做燃料或以氢气、太阳能、风能为动力,故可减 少有害物的排放总量,减轻环保的压力:许多的就近供电削减了大容量远距离高 电压输电线的建造,由此不光削减了高压输电线的电磁污染,也削减了高压输电 线的征地面积和线路走廊,削减了对线路下树本的采伐,有利于环保。

  散布式发电可运用多种动力,如清洁动力(天然气)、新动力(氢)和可再生动力(风能和太阳能等),并一起为用户供应冷、热、电等多种动力运用办法,因而是处理动力危机、进步动力运用功率和动力安全问题的一种很好的途径。

  夏日和冬天往往是负荷的顶峰时期,此刻如选用以天然气为燃 料的燃气轮机等冷、热、电三联供体系,不光可处理冬夏日的供冷与冬天的供热需求,一起也供应了一部分电力,由此可对电网起到削峰填谷效果。此外,也部 分处理了天然气供应时的峰谷差过大问题,发挥了天然气与电力的互补效果。

  当大电网呈现大面积停电事端时,具有特别规划的散布 式发电体系仍能坚持正常运转,由此可进步供电的安全性和可靠性。

  散布式发电能够习惯电力商场开展的需求、由多家集资办 电,发挥电力建造商场、电力供应商场的竞争机制。

  (7)出资危险散布式发电的装机容量一般较小,建造周期短,因而可防止类 似大型发电站建造周期带来的出资危险。

  (8)遥远区域的供电问题我国许多遥远及农村区域远离大电网,因而难以从 大电网向其供电。选用太阳能光伏发电、风力发电和生物质能发电的独立发电系 统不失为一种优选的办法。

  就全世界来看,动力运用率越高、环境维护越好的国家,关于开展散布式动力技能的推行运用就越热心,支撑方针越清晰。如丹麦、荷兰、日本对散布式电源都采取了一系列鼓舞方针;“911事情”后,出于供电安全的考虑,发达国家都加速了散布式电源建造的脚步,到到现在为止,英国已有1000多座散布式电源站;美国有6000多座散布式电源站,仅大学校园就有200多座散布式电源站。在许多国家中,丹麦是世界上公认的经济开展、资源耗费和环境维护三方面有机结合的模范,是完成了可继续开展的国家。20多年来丹麦的国民总产值翻了一番但动力耗费却未添加,环境污染也未加重,其微妙就在于丹麦活跃开展冷、热、电联产,发起科学用能,扶持散布式动力,靠进步动力运用率支撑国民经济的开展。现在丹麦没有一个火电厂不供热,也没有一个供热锅炉房不发电,将冷、热、电产品的别离生成,变成高科技的冷、热、电联产,使科技进步变成真实的出产力。

  据文献报导,2010 年之前全球累计新增发电容量的25%~30%为散布式发电。美国是世界上开发新动力和可再生散布式动力发电最多的国家,也是全球绝大多数的商用散布式电源设备的首要供应商。2004 年,美国散布式发电总容量为67 GW,约占美国国内总发电量的7%,达世界平均水平,据美国电力科学研讨院猜测,在2010 年美国新增发电容量的25%将选用散布式电源,而国家天然气基金会的估量则高达30%,到2020年有一半以上的新建商用或办公修建运用散布式电源,一起到2020年有15%的现有修建改用散布式电源。欧洲散布式电源的开展在世界处于领先水平;2000 年,欧盟区域散布式电源装机容量为74 GW,而2004年丹麦、荷兰、芬兰散布式电源的发电总量别离占国内总发电量的52%、38%和36%,欧盟猜测2020年将到达195 GW,发电量将到达总发电量的22%。

  近年来,散布式发电技能以其独有的环保性和经济性引起人们越来越多的重视。依据对散布式动力体系的这些知道,现在许多国家现已拟定了雄伟的散布式动力体系研讨开展计划,并进行了多方面的相关研讨。英国纽卡斯尔大学正在研制一种归纳的散布式动力体系点评软件,这种软件可将理论与工程项目结合在一起,用于微型燃气轮机、燃料电池和燃气内燃机驱动的散布式动力体系的规划、优化及监控。美国加州大学、ELCOM等组织针对散布式动力体系拟定了雄伟的研讨规划。澳大利亚的研讨组织正在纽卡斯尔树立动力中心,其意图便是供应动力方面最新的研讨成果和开发设备,对100多个课题组供应技能支撑,展现新动力技能的运用事例。世界动力组织(IEA)正在进行一个包含33个国家在内的世界性动力技能研制协作计划,进行动力出产、动力消费范畴的技能开展与改善,当时已有 40个研讨项目在进行,包含化石燃料技能、散布式动力体系、终端用户的能效技能等等这些项目触及400多家政府或私家的研讨组织,年费用为$120000000。

  在我国,足够确保电力供应对经济的继续开展必将起到决议性效果,在已建中心电站及电网的基础上,大力开展散布式电源技能将是我国电力体系未来开展的必然趋势。现在我国对散布式动力体系的研讨在国内现已开端发动,一些科研组织,大学现已投入人力、财力进行散布式动力体系的研讨。上海理工大学以 Capstone公司出产的C60微型燃气轮机为中心,结合补燃余热锅炉、补燃吸收式制冷机、蓄冷、蓄热体系等建造了演示型“动力岛”,用于散布式动力体系的研讨。西安交通大学以100kW微型燃气轮机为中心,树立了以酒店为运用目标的散布式动力体系。中科院工程热物理所也进行了许多散布式动力体系先进体系办法及相关点评方面的研讨。华北电力大学动力的清洁与要点运用试验室,树立了双源可逆型供暖(空调)体系试验渠道。

  我国近年来高度重视可再生动力的开发运用,把加速开展风能、太阳能、生物质能等可再生动力作为“十一五”时期动力开展的一项重要战略。而对可再生动力运用的有用办法,便是大力开展散布式动力体系散布式电源。在《中华人民共和国节省动力法》、《关于开展热电联产的规则》、《动力开展“十一五”规划》等法则法规中,清晰提出:大力推行热电联产、会集供热;进步热电机组的运用率;开展热能梯级运用技能,热、电、冷联产技能和热、电、煤气三联供技能,进步热能归纳运用率。

  在我国曩昔二十几年的经济快速开展中,以煤为主的动力结构所构成的环境污染和生态问题现已对我国的可继续开展构成了巨大的压力。我国政府最近开端考虑对动力战略进行严峻调整,先后做出了西气东输,西电东送,加速引入天然气的决议。国民经济的继续快速开展要求动力供应的确保和电力的超前开展,加上能效需求进步和环境、生态维护方面的压力,这些都对热电冷联产的散布式动力体系发生了巨大的需求。据估量,在往后的十几年内,在我国将需求兴修不计其数个散布式动力站,这是史无前例的前史机会。当时,正是处于这个前史阶段的开端。可是,假如说从现在开端,散布式动力站会以每年几百个、乃至上千个的速度开展,那么,当即便有一系列的问题发生:资金从哪来,技能依托安在,用户端的商场怎么开辟和将会怎样开展,现在政府的方针法规是否习惯这个开展趋势,谁来做散布式动力建造开发主体,怎么和谐散布式动力站同电网公司和天然气公司的联络。这些问题关于散布式动力站的开展是极为实践而又严峻的应战。现在在北京、上海、广州等地正在策划兴修的散布式动力站现已遇到了这些方面重重的妨碍和应战。以为散布式动力会自但是然地顺畅开展起来,或许以为底子没办法战胜现在的妨碍和应战、因而它不或许开展起来的这两种观念,都是不符合实践的。咱们有必要仔细地面临当时散布式动力开展中的机会和应战,研讨、制订好它在我国快速开展的战略。

  现在,我国以天然气为燃料的散布式动力体系建造已逐步进入实质性开发施行阶段,在我国乡镇,散布式发电技能作为会集供电办法技能的重要补偿,将成为一个重要的开展方向。首推热电冷三联产技能,由于关于我国大部分区域的住所、商业大楼、医院、共用修建、工厂来说,都存在供电和供暖或制冷需求,许多都配有备用发电设备,这些都是热电冷三联产的多目标散布式供能体系的宽广商场。在北京、上海、广州等大城市的居民小区、商城楼宇、大学城,都有一批热、电、冷联产演示工程投运。例如:上海浦东世界机场动力中心 4000 kW 燃气轮机热电联供项目;上海黄埔区中心医院 1000 kW 燃气轮机热电联供项目;北京中关村软件园热、电、冷联产项目等。关于广阔经济欠发达的农村区域来说,(农牧区域和偏僻山区),要构成必定规划的、强壮的会集式供配电网需求巨额的出资和很长的时刻周期,动力供应严峻约束这些区域的经济开展。散布式发电技能则刚好能够补偿会集式发电的这些局限性。例如,在我国西北部广阔农村区域风力资源十分丰厚,像内蒙古现已构成了年发电量1亿kWh的电量,除自用外,还可送往北京区域,这种无污染绿色动力能够减轻当地的环境污染。

  整体看来,散布式动力体系的研讨在西方先进国家己经取得了丰盛的研讨成果,研讨范畴从独自运转的散布式动力体系,到刚鼓起不久的散布式动力体系与大电网的联接,已有散布式动力体系运转的丰厚经历。而国内对散布式动力体系的研讨还处于初期阶段,散布式动力体系的大规划运用还有很长的路要走。国内外对独立运转散布式动力体系的研讨较多,首要是各种不并网的散布式动力体系的经济点评和点评规范。而对与大电网联接的散布式动力体系的研讨,国内外的研讨均较少,国内首要有散布式发电及其对电力体系的影响,散布式发电对配电网电压散布的影响等。

  ①往复式发动机技能:用于散布式发电的往复式发动机选用四冲程的焚烧式或压燃式,以汽油或柴油为燃料,是现在运用最广的散布式发电办法。可是此种办法会构成对环境的影响,最近经过对其技能上的改善,现已大大削减了噪音和废气的排放污染。

  ②微型燃气轮机技能:微型燃气轮机是指功率为数百千瓦以下的以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机。可是微型燃气轮机与现有的其它发电技能比较,功率较低。满负荷运转的功率只要30%,而在半负荷时,其功率更是只要10%~15%,所以现在多选用家庭热电联供的办法运用设备抛弃的热能,进步其功率(可高达75%乃至更高)。微型燃气轮机的特色是体积小、重量轻、实施热电联产时发电功率高、污染小、运转维护简略。它是现在最老练,最具有商业竞争力的散布式电源之一。其技能要害首要是高速轴承、高温资料、部件加工等。

  ③燃料电池技能:燃料电池是一种在等温状态下直接将化学能转变为直流电能的电化学设备。燃料电池作业时,不需求焚烧,一起不污染环境,其电能是经过电化学进程取得的。在其阳极上经过富氢燃料,阴极上面经过空气,并由电解液别离这两种物质。在取得电能的进程中,一些副产品仅为热、水和二氧化碳等。氢燃料可由各种碳氢源,在压力效果下经过蒸汽重整进程或由氧化反响生成。

  一个重要的方向是上面说到的热电冷三联产的多目标散布式供能体系,一般简称为散布式供能体系。其在出产电力的一起,也能供应热能或一起满意供热、制冷等方面的需求。与简略的供电体系比较,散布式供能体系能够归纳梯级的科学用能,然后大幅度进步动力运用率、下降环境污染、改善体系的热经济性。热电联产有2种状况:

  ①以发电为主,选用大容量机组,只要少部分余热得到运用,电力进入高压输电网分配,这种热电联产应归于会集式发电;

  ②以热定电,在满意必定热负荷需求的前提下,尽量建造小型供热机组,电力由用户本身消化,或在当地配电网区域内消化。

  ①太阳能光伏发电技能:太阳能光伏发电技能是运用半导体资料的光电效应直接将太阳能转化为电能。光伏发电具有不耗费燃料、不受地域约束、规划灵敏、无污染、安全可靠、维护简略等长处。可是此种散布发电技能的本钱十分高,所以现阶段太阳能发电技能还需求进行技能改善,以下降本钱而适合于广泛运用。

  ②风力发电技能:将风能转化为电能的发电技能,由于风力发电环保可再生、全球可行、本钱低且规划效益显着,已遭到越来越广泛的欢迎,成为开展最快的新式动力之一。可分为独立与并网运转两类,前者为微型或小型风力发电机组,容量为100W~10kW,后者的容量一般超越150kW,一般有多台容量较大的风力发电机组构成风力发电机群,称其为风电场(也称风力田、风田),具有机组大型化,会集设备和操控的特色。近年来,风力发电技能进步很快,单机容量在 2MW以下的技能已很老练。

  传统的大电网在一段时刻内将和散布式发电形式共存,互为补偿。结合传统 电网和散布式发电的优势,将其合理的整合在一起,详细的联网办法有三种办法: (1)将散布式电源输出由直整流成沟通输出,一起要求与沟通大电网坚持肯定的同步;(2)将散布式电源转化成沟通输出今后,直接供应某些特定负荷而起到与大电网彼此补偿的效果。(3)将散布式电源与大电网阻隔,彻底成为一个独立的发电体系。

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