【《分布式发电技术介绍概述》3400字】

分布式发电技术介绍概述目录TOC\o"1-3"\h\u30409分布式发电技术介绍概述 187151.1引言 136821.2典型的分布式发电技术 216581.1.1风力发电 242301.1.2光伏发电 3241511.1.3燃料电池发电 4102941.3分布式发电的发展和前景 528301.4分布式技术对电力系统的影响 5209531.4.1对潮流的影响 6239201.4.2对电压的影响 6207251.4.3对网损的影响 71.1引言近年来，世界各国为克服能源危机与环境污染问题，普遍强调发展分布式发电技术，即在一定区域内，由分布于各个位置的多个小型发电设备共同产生电能，满足区域内的用电需求。分布式发电一般使用容量在50MW以下的小型发电机组[21]，可以独立运行，也可以与公用电网并网运行。与传统的大容量发电技术相比，分布式发电技术主要具有以下特点：造价低廉。建设大型的输配电站需要大量的人力与物力，而分布式发电由于发电规模小，且可以采取多种可再生能源，因此投资成本非常低。靠近用户侧。分布式发电讲求就地发电、随时使用，将分布式输配电系统建设在靠近电能用户的地方，便于灵活输送，降低输配电损耗。可持续发展，污染小。除开微型燃料发电机组等，分布式发电广泛采用可持续再生能源，比如光伏发电，风力发电，水力发电等技术，在输配电过程中，很少需要排放污染，对环境非常友好，可以大量减轻因发电而造成的环境压力。灵活运行，可靠性强。分布式发电系统由多组小容量机组构成，各组发电机之间具有独立性，基本不可能同时发生故障，不容易像大电网供电一样发生大规模的停电事故，可以降低用户的停电困扰。可以并网运行。小型的分布式发电系统不仅可以满足大电网无法覆盖的边远地区的用电需要，也可以作为大电网的补充，与之并网运行，提高电力系统的稳定性。随着国内外学者对分布式技术的不断研究与应用，我们不难发现，分布式技术并不是对传统大电网的挑战，而是对大电网稳点、安全、高效运行的有效补充和支持。将分布式发电技术与大电网并网，利用分布式发电的优点，提高电力系统的运行水平，这是未来电网的发展趋势。1.2典型的分布式发电技术分布式发电技术在不同研究要求下有着不同的分类，本文对常见的分布式发电技术做了对比研究，如表1.1所示。表1.1常见的分布式发电技术技术类别一次能源输出接口小型<100KW中型<1MW大型>1MW燃气轮机化石燃料AC直连√地热发电可再生能源AC直连√√水力发电可再生能源AC直连√√风力发电可再生能源DC逆变器√√√光伏发电可再生能源DC逆变器√√燃料发电化石燃料DC逆变器√√√飞轮储能电网DC逆变器√√生物质能发电可再生能源AC直连√√√下文选取了几种重要的分布式发电技术做详尽的研究。1.1.1风力发电风力发电从19世纪晚期开始发展，经过一百多年的研究与应用，已经成为了愈发重要的新型发电技术[22]。风能作为一种可持续、清洁、成本低廉的能源，如何高效地利用风能，是解决偏远地区、山区、海岛地区等局面生活生产用电问题的关键之处。风力发电的核心在于风力发电机，它主要由风力机、感应发电机、传动装置和控制系统等部分组成，基于电磁感应原理，将风力带来的机械能转化为电能。风力发电具有成本低、建造容易、环境友好等特点[23]，在我国的沿海地区和西北地区，风力资源非常丰富，因此，在我国研究和利用风力能源是十分有意义的，能够为能源短缺、环境污染等严峻问题缓解压力。但是由于风力能源本身具有较大的不确定性，而风力发电的输出功率与风速、风量等直接相关，因此，风力供电系统的输出功率会具有波动性[24]，有时候甚至会造成巨大电力事故。风力供电系统的简单示意图如图1.1所示。图1.1风力供电系统的简单示意图1.1.2光伏发电太阳能是地球上最重要的清洁能源之一，可谓取之不尽用之不竭，人们从一百多年前就开始研究如何从太阳的辐射中提取足够的能源用以生产生活[25]。光伏发电技术是基于光电效应，通过半导体材料将太阳能直接转换为电能，光伏发电系统具有易于安装、不限地区、环境友好等优点，但是不可忽略的，它也具有成本较高、功率受气候影响、能力密度低等问题[26]。我国的太阳能资源异常丰富，理论上可以达到每年17000亿吨煤炭的储能量，近三十年来，在“光明工程”、“送电到乡”等工程的引导下，我国的光伏发电技术飞速进步，从以半导体为核心的第一代、第二代光伏发电技术进步到技术含量和电池转化率极高的以均匀聚光为核心的第三代光伏发电技术，继续提高太阳能的利用效率是未来光伏发电技术的研究趋势[27]。光伏发电系统普遍是由光伏阵列、储能电池、逆变器以及控制器等部分组成，其结构如图1.2所示。图1.2光伏发电系统的结构图1.1.3燃料电池发电燃料电池是一种电化学装置，其无须燃烧，而直接将化学能转化为电能，不受到卡诺循环的限制[28]，具有转化率高、无噪声无污染等优点，因此具有相当广阔的发展前景。燃料电池的工作示意图如图1.3所示，燃料电池一般由阴阳两极、电解质和外部电路构成，氧气和燃气分别从阴阳两极输入，燃气放出电子，经外电路至阴极与氧气结合生成离子，在电场的作用下，经过电解质部分回到阳极，形成回路，产生了电流[29]。在我国，“十四五”规划提出加快推动绿色低碳发展，将做好碳中和工作作为2021年的重点任务之一，其中一个重要内容就是强调燃料电池在交通领域的重要作用，国家通过政策将燃料电池扶持到产业化，可以看出，在未来一段时间内，燃料电池在中国的发展将会是高速的。图1.3燃料电池发电的工作示意图1.3分布式发电的发展和前景分布式发电的概念最早在20世纪70年代就已经在通信领域中被提出，经过数十年的发展，很多发达国家的分布式供配电系统已经初具规模，目前，美国的分布式技术的发电量约占全国总发电量的3.7%，且美国能源部已经做了下一个十年的分布式发电技术的发展计划，预计每年容量将高达6×W。我国目前的分布式技术发展水平还十分有限，在能源利用效率方面，距离发达国家也还有较大的差距。我国能源工业的发展方向还是以大规模的集中式电网为主，但是必须同时考虑到大电网高速发展可能产生的安全问题等。因此，必须集中力量研究发展分布式供电，调整我国电力系统的供电结构，使其更加安全稳定。随着能源危机和环境污染问题的加剧，中国越发重视分布式发电等新型能源形式，根据国家能源局的数据，截至2021年第一季度末，我国的可再生能源发电装机达到9.48亿千瓦，可再生能源装机规模稳步扩大，能源利用率也逐渐提高。按照习近平总书记在气候雄心峰会上的宣示，中国到2030年，太阳能、风能的总装机量达到12亿千瓦以上，这就需要在以下几个方面加强工作：一、提升电力需求侧响应能力，二、加快配电网智能升级，三、加强系统灵活调节电源建设，四、加快新型电力技术的开发。可以预见的是，在下一个十年期间，不论是在中国还是在世界范围内，分布式发电技术的发展与创新是一个聚焦点，大电网与分布式电源的有效结合是发展趋势。1.4分布式技术对电力系统的影响在传统的配电系统中引入分布式电源后，系统的结构会从放射型变化为多电源结构，这会使电力系统的潮流发生巨大改变[30]，同时带来电能质能和运行稳定性等问题。不同形式的分布式电源接入配电系统后，所产生的影响也是有别的，本文主要研究了DG接入后，系统潮流、电压和网损所受到的影响。1.4.1对潮流的影响传统的配电网主要是辐射结构，由发电机组提供功率，以单向流动的方式，从电源节点输送到负荷节点，传统配电网分析计算潮流时的理想模型如图1.4所示。图1.4传统配电网分析计算潮流时的理想模型当DG并网后，因为DG的类型、容量、接入的位置等因素具有不确定性，所以潮流的大小和方向也会无法直接预测。如图1.5所示，以上述的理想模型为例，若从处接入DG，当DG容量大于此处负荷时，DG既要向该处供电，还要将剩余功率流向发动机方向；当DG容量小于此处负荷时，DG用作负荷，消耗发电机的功率，对潮流影响不大。如果还要考虑配电系统中接入的分布式电源时风电或者光伏发电等类型，则还要受到环境因素的影响，系统潮流计算的随机性更大，显而易见，寻常的潮流计算方法不再适用。图1.5接入DG后的电力系统计算潮流时的理想模型1.4.2对电压的影响配电系统稳定运行下，接入DG后，系统潮流不再是单方向流动，馈线上的潮流大小与方向会改变。由于输送功率总量变小，同时DG会给予无功功率支持，可能会导致负荷处的节点电压升高。另外，由于分布式电源容易受到外界环境因素的影响，DG输出功率容易发生波动，这就难免导致电网电压发生闪变和频率变化，对电能质量带来不利影响。1.4.3