漂浮在海面上的“能源島”美國發明家多米尼克米凱利斯父子共同設計，綜合利用海洋溫差能、波浪能和海上風能、太陽能等多種形式的可再生能源，能全年每天24小時連續運行。這樣的一個能源島，建造成本超過6億美元，具有250兆瓦的發電能力，足夠向一個小型城市供電。,10分布式發電技術,教學目標,了解分布式電源和分布式發電的概念；了解常見的分布式電源和儲能方式；掌握分布式發電的特點和適用場合；理解分布式發電的重要意義和發展前景。,關注的問題什么是分布式發電？分布式發電系統中的常用電源有哪些？微電網和分布式發電有什么關系？常用的儲能方式有哪些？發展分布式發電有什么特殊意義？,10.1.1分布式發電簡介,分布式發電：在一定的地域范圍內，由多個甚至多種形式的發電設備共同發電，以就地滿足較大規模的用電要求。,相對于集中發電的大型機組而言，其總的發電能力由分布在不同位置的多個中小型電源來實現；相對于過去的小型獨立電源而言，其容量分配和布置有一定的規律，滿足特定的整體要求。,10.1分布式發電的概念,區分幾個類似的概念：DP，DER，DG。,分布式發電一般獨立于公共電網而靠近用電負荷，可以包括任何安裝在用戶附近的發電設施，而不論其規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使用的、靠近用戶的小型模塊化發電設備。,10.1.1分布式發電簡介,10.1.2分布式發電的特點,（1）建設容易，投資少單機容量和發電規模都不大，不需要建設大電廠和變電站、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荷供電，而不需要長距離的高壓輸電線，輸配電損耗小，建設簡單廉價。,（3）污染少，環境相容性好可充分利用可再生清潔能源。,（4）能源利用效率高。可結合冷熱電聯產，將發電的廢熱回收用于供熱和制冷，科學合理地實現能源的梯級利用。,（5）運行靈活，安全可靠性有保障。小機組的啟動和停運快速，靈活。可作為備用電源。,（6）聯網運行，有提供輔助性服務的能力可與電網聯合運行，互為補充，既能提高本身的供電可靠性，還能為大電網提供輔助性的服務。,10.1.2分布式發電的特點,夏季和冬季用電高峰期，冷熱電聯供可滿足季節供熱或制冷需要，并節省電力，從而減輕供電壓力。小知識：南方雪災時小機組的作用小知識：美加大停電后，投資改造的抉擇,分布式發電對電網的輔助性服務,10.1.3分布式發電的適用場合,分布式發電系統的運行模式：獨立運行多用于大電網覆蓋不到的邊遠地區、農牧區。聯網運行多用于電網中負荷快速增長的區域和某些重要的負荷區域，共同向負荷供電。聯網運行將是分布式發電系統未來發展的主要方向。,10.2分布式電源,分布式電源就是分散的小規模電源，容量50MW。,常利用基于可再生能源的分布式電源。微型燃氣輪機是一類新近發展起來的小型熱力發動機，是以天然氣、汽油、柴油等為燃料的超小型燃氣輪機。微型燃氣輪機體積小，重量輕，功率20500千瓦。成本高于相同功率的柴油發電機組，但維護費用低廉，總體運行費用可比之低。,10.3分布式供電系統和微電網,10.3.1分布式供電系統,分布式供電系統包含很多分散在各處的分布式電源，種類也往往不只一種，再加上儲能裝置和附近用電的負荷，其結構可能也相當復雜。,10.3.1分布式供電系統,分布式供電系統一般由分布式電源、儲能設備、分布式供電網絡及控制中心和附近的用電負荷構成，如果與公共電網聯網運行就還包括并網接口。,微電網是能夠獨立運行或者作為一個整體與公共電網聯網的分布式供電系統。將分布式發電系統以微電網的形式接入到公共大電網運行，互為補充和支撐，是發揮其效能的最有效方式。,用戶所需能量由各種分布式電源、冷熱電聯供系統和公共電網提供，微電網在滿足用戶供熱和供冷需求的前提下，最終以電能作為統一的能源形式將各種分布式能源加以融合，滿足特定的電能質量要求和供電可靠性。,10.3.2微電網,微電網可看作大電網中的一個可控單元，而不再是多個分散的電源和負荷。,10.3.2微電網,微電網和大電網的連接處，稱為公共連接點。微電網模式控制器，可實現并網運行與獨立運行的轉換。,10.4分布式系統的儲能,由于自然資源的特性，可再生能源用于發電時其功率輸出具有明顯的間歇性和波動性，其變化甚是可能是隨機的，容易對電網產生沖擊，嚴重時會引發電網事故。為充分利用可再生能源并保障其供電可靠性，就要對這種難以準確預測的能量變化進行及時的控制和抑制。儲能裝置，就是用來解決這一問題。,10.4.1常用的儲能技術,（1）蓄電池儲能,蓄電池儲能系統由蓄電池、逆變器、控制裝置、輔助設備（安全、環境保護設備）等部分組成。以分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。性價比很高的鉛酸蓄電池最適合應用于分布式發電系統。傳統的蓄電池存在初次投資高、壽命短、環境污染等問題。,10.4.1常用的儲能技術,（2）超導儲能,核心部件是由超導材料制成的超導線圈。通入直流電，線圈中就會形成強磁場，把電能以磁場能的形式儲存起來。由于超導體的電阻幾乎為零，電流在超導線圈中循環時產生的功率損耗很小，因而儲存的能量不易流失。在外部需要能量時，可以把儲存的能量送回電網或實現其它用途。,超導特性一般需要在很低的溫度下才能維持。一旦溫度升高，超導體就變為一般的導體，電流流過時將產生很大的功率損耗，儲能的效果也就不復存在了。一般將超導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，超導儲能系統除了核心部件超導線圈以外，還包括冷卻系統、密封容器以及用于控制的電子裝置。,10.4.1常用的儲能技術,（2）超導儲能,是一種機械儲能方式。1970s就有了利用高速旋轉的飛輪來儲存能量，并應用于電動汽車的構想。由于飛輪材料和軸承等關鍵技術一直沒有解決而停滯，1990s以來，高強度的碳纖維材料、低損耗磁懸浮軸承、電力電子學三方面的技術發展，飛輪儲能得到快速發展。,10.4.1常用的儲能技術,（3）飛輪儲能,10.4.2儲能裝置在分布式系統中的作用,（1）平衡發電量和用電量,（2）充當備用或應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，儲能系統就像備用電源，可臨時維持供電。此外，基于系統安全性的考慮，分布式發電系統也可以保存一定數量的電能，用以應付突發事件。,（3）改善分布式系統的可控性儲能系統可調節分布式系統與大電網的能量交換，將難以準確預測和控制的分布式電源，整合為能夠按計劃輸出電能的系統，使其成為可以調度的發電單元，從而減輕對大電網的影響，提高大電網對分布式電源的接受程度。,（4）提供輔助服務通過功率波動的抑制和快速的能量吞吐，可明顯改善分布式發電系統的電能質量。增強了分布式發電系統可控性，在用電高峰時分擔負荷，在發生局部故障時提供緊急功率支持，等等。可見，儲能裝置在分布式發電系統中是非常重要的。,1970s就有了分布式電源的概念，美國公共事業管理政策法公布后，正式得以推廣，并很快被其它國家接受。“911”后，出于對供電安全的考慮，美國等加快分布式供電系統研究和建設的步伐，在很多國家已頗具規模。目前分布式電源站美國有6000多座；英國有1000多座；日本有近5000家，總容量超過600萬千瓦。2006年歐盟國家的分布式供電系統達到1.5萬個左右。美國計劃到2010年和2020年分別有20%和50%以上的新建商用或辦公建筑使用分布式供電系統，并且在2020年將15%的現有建筑改由分布式電源供電。,10.5分布式發電的發展應用,上海、北京、廣州等大城市，10多年前就嘗試分布式供電，已有成功范例(參見教材)。2005年，我國首個分布式電力技術集成工程中心落戶廣州，標志著我國分布式供電技術進入實質性發展階段。冷熱電三聯供技術應用最廣泛，發展前景較好，我國大部分地區的住宅、商業大樓、醫院、公用建筑、工廠等，都有供電、供暖及制冷需求，而且很多地方配有自備發電設備，這些都為冷熱電三聯供提供了市場。,10.5分布式發電的發展應用,本章小結,分布式能源供電：某些中小型發電裝置靠近用戶側安裝，它既可獨立于公共電網直接為少量用戶提供電能，也可將其并入電力系統低壓配電網，與公共電網一起共