分布式电源与微电网

分布式电源与微电网关注的问题

什么是分布式发电？分布式发电系统中的常用电源有哪些？微电网和分布式发电有什么关系？常用的储能方式有哪些？发展分布式发电有什么特殊意义？

分布式发电的特点（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。分布式发电的特点（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。南方雪灾时小机组的作用美加大停电后，投资改造的抉择分布式发电的适用场合分布式发电系统的运行模式：－独立运行多用于大电网覆盖不到的边远地区、农牧区。－联网运行多用于电网中负荷快速增长的区域和某些重要的负荷区域，共同向负荷供电。联网运行将是分布式发电系统未来发展的主要方向。漂浮在海面上的“能源岛”

美国发明家多米尼克·米凯利斯父子共同设计，综合利用海洋温差能、波浪能和海上风能、太阳能等多种形式的可再生能源，能全年每天24小时连续运行。这样的一个能源岛，建造成本超过6亿美元，具有250兆瓦的发电能力，足够向一个小型城市供电。智能微电网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

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。基于分布式的新能源微网系统的结构柴油机微网双向变流器用户用户风电变流器光伏组件光伏逆变器风机机组电池储能用户双向变流器电池储能用户微电网

微电网可看作大电网中的一个可控单元，而不再是多个分散的电源和负荷。微电网和大电网的连接处，称为公共连接点。微电网模式控制器，可实现并网运行与独立运行的转换。point

of

common

coupling

PCC公共连接点微电网结构示意图

智能微电网模拟系统图

微网的控制结构：（分为三层）

微电网能量管理系统各模块间关系单机组综合信息采集配网设备、线路、变电站局放、温度、外观等风信号振动信号定子、转子电压、电流动态同步信号振动信号发电机温度机舱温度、振动覆冰、腐蚀、外观、场景图像叶片覆冰、变形、各类机械件裂、损声发射箱变状态信号:开关量、温度、局放等综合智能监控系统无线或光纤区域数据中心某风电场监测微网强弱电系统间的关系

发展及应用情况1970s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。发展及应用情况国外发展情况：美国：

美国是最早提出了微电网概念的国家，在世界微电网的研究和实践中居于领先地位，拥有全球最多的微电网示范工程。美国微电网示范工程地域分布广泛、投资主体多元、结构组成多样、应用场景丰富，主要用于集成可再生分布式能源、提高供电可靠性及作为一个可控单元为电网提供支持服务。

美国研究的侧重点是如何利用微电网提高电能质量和供电可靠性量。发展及应用情况欧洲：

欧洲重视可再生清洁能源的发展，是开展微电网研究和示范工程较早的地区，1998年就开始对微电网开展系统的研发活动。欧盟的众多高校和企业，针对分布式能源集成、微电网接入配电网的协调控制策略、经济调度措施、能量管理方案、继电保护技术，以及微电网对电网的影响等内容开展重点研究，目前已形成包含分布式发电和微电网控制、运行、保护、安全及通信等基本理论体系，相继建设了一批微电网示范工程。

欧洲重点研究多个微电网的互连和市场交易问题。发展及应用情况日本：

拥有全球最多的海岛独立电网，发展集成可再生能源的海岛微电网，替代成本高昂、污染严重的内燃机发电是日本微电网发展的重要方向和特点。另外，日本地震、台风、海啸等自然灾害频发，提升电力供应在自然灾害下的可靠性是日本微电网发展的另一个重要方向和特点。特别是在经历大地震造成的核电站事故之后，日本更加重视微电网的研究和建设，以提高其电力供应的抗灾害能力及弥补核电关停造成的电力缺口。

日本则侧重于研究微电网的控制与储能技术。发展及应用情况国内微电网发展情况：

我国微电发展尚处于起始阶段，重在解决分布式发电并网问题。我国已建设一批微电网示范工程，主要分为三类：边远地区微电网；海岛微电网；城市微电网。边远地区微电网：

利用可再生资源，解决边远地区供电困难的问题、保护生态环境、降低供电成本。

范例：西藏日喀则吉角村微电网；青海玉树杂多光伏储能微电网

发展及应用情况海岛微电网：

解决海岛限时供电的窘境，降低供电成本。

范例：广东珠海东澳岛智能微网；三沙市永兴岛微电网发展及应用情况城市微电网：

包括集成可再生分布式能源、提供高质量及多样性的供电可靠性服务、冷热电综合利用等。另外还有一些发挥特殊作用的微电网示范工程。范例：天津生态城二号能源站综合微电网；

北京延庆智能微电网；

西安世园会智能电网展示项目发展及应用情况上海、北京、广州等大城市，10多年前就尝试分布式供电，已有成功范例。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。冷热电三联供CCHP（CombinedCooling,HeatingandPower）分布式系统的储能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。常用的储能技术（1）蓄电池储能

蓄电池储能系统由蓄电池、逆变器、控制装置、辅助设备（安全、环境保护设备）等部分组成。以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。性价比很高的铅酸蓄电池最适合应用于分布式发电系统。传统的蓄电池存在初次投资高、寿命短、环境污染等问题。常用的储能技术（2）超导储能核心部件是由超导材料制成的超导线圈。通入直流电，线圈中就会形成强磁场，

把电能以磁场能的形式储存起来。由于超导体的电阻几乎为零，电流在超导线圈中循环时产生的功率损耗很小，因而储存的能量不易流失。在外部需要能量时，可以把储存的能量送回电网或实现其它用途。常用的储能技术（2）超导储能超导特性一般需要在很低的温度下才能维持。一旦温度升高，超导体就变为一般的导体，电流流过时将产生很大的功率损耗，储能的效果也就不复存在了。一般将超导线圈浸泡在温度极低的液体（液氢等），然后封闭在容器中。因此，超导储能系统除了核心部件超导线圈以外，还包括冷却系统、密封容器以及用于控制的电子装置。常用的储能技术（3）飞轮储能是一种机械储能方式。1970s就有了利用高速旋转的飞轮来储存能量，并应用于电动汽车的构想。由于飞轮材料和轴承等关键技术一直没有解决而停滞，1990s以来，高强度的碳纤维材料、低损耗磁悬浮轴承、电力电子学三方面的技术发展，飞轮储能得到快速发展。常用的储能技术储能装置在分布式系统中的作用（1）平衡发电量和用电量（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。储能装置在分布式系统中的作用

（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