分布式电源技术展望.docx

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1、分布式电源技术展望XXX(XXX , XXX , XXX)摘要：分析分布式电源的概念、渊源与兴起，介绍分布式电源发展的现状、影响和研究开发动向。关键词：分布式；电源；展望1引言在新世纪之初展望电力电源新技术，一个引人注目的动向是分布式电源的兴起。分布式 电源的发展及与IT技术的结合、将对传统的电力系统形成巨大的影响,带来电力系统的概念 革新，引起电力技术的显著进步，形成新型的专项技术和经济市场。近几年来，世界能源、电力界都在热谈分布式电源，但是尚没有统一的名称和定义。目前的文献的各种理解表明：分布式电源还是一个正在迅速发展的概念，还不可能给出 一个准确完整的定义。为行文和阅读设立一个前提,就此

2、提出一个简明的理解:所谓分布式电 源，既指传统的分散独立小型电源，更指未来采用分布式技术联网上网的一“群”或成组的小 型分散电源。分布式电源(Distributed Generation),在中文文献中也有人称为分散式电源，只是翻译习 惯不同，概念和内涵相差不多。本文在综述日本部分中采用了 “分散型电源”。2分布式电源兴起的技术背景分布式电源的兴起，是地球环境可持续发展政策与技术进步的产物。当分散独立的小电 源效率较低不宜大量应用时，当它无须联网与大电网无关时，当它数量很少被浩大的公共电 网忽视不计时，根本没有分布式电源这个名词。只是当新型高效绿色的小型独立电源为可持 续发展政策所重视并日益发

3、展壮大时，分布式电源技术及其名词才应运而生。分布式电源的 “分布”两字，既是相对于集中的大机组大电网而言，也是相对过去互不相联的小电源而言。虽然分布式电源概念几乎包括了过去所有的小型分散电源，但是目前主要指用新技术武 装起来的新兴绿色环保电源。主要有：（1）自然能源，如水电、风电、太阳能发电等,常称为可再生能源；（2）化石燃料发电，内燃发电机组、燃气轮机发电机组、燃料电池等；（3）废弃物发电,如垃圾发电等，常称为环保再生型能源；（4）贮能电源,抽水蓄能发电、蓄电池组等。据预测，分布式电源将成为21世纪的新能源新技术，尤如计算机世界的PC机，具有不可 估量的发展前途。20世纪末，分布式电源在工业

4、发达国家里热起，有3个方面的原因：（1）各种小型分散型绿色环保电源迅速发展，所占比重越来越重，对电力系统的潜在影 响越来越大，迫使世界重视自己。（2）大电网的发展受大环保和需求的限制，为分布式电源的发展提供了机遇；各种分布 式电源多属清洁可再生可持续技术，适应了地球环境保护可持续发展政策的需要。（3）欧美国家放宽了对电力行业的管制，解除了对小型分散式电源的限制，实行了所谓 电力自由化。昔日的大电网远距离输电线路受到来自环境保护甚至政治环境的责难，高电压大电网产 生的电磁污染已迫使北美和欧洲一些国家不再兴建新的大规模输电线路。由于大电网面对不 可抗拒的自然或意外灾害表现出的脆弱性，加上对于日益加

5、剧的恐怖活动的担心，为了躲开 “多米诺骨牌”式的电网连锁灾难，为了保证电源的安全可靠性,似乎唯有分散才好。3分布式电源的发展动态新型高效清洁的分布式电源的崛起，除了本体技术的迅猛发展外，与IT技术相联系也将 成为它的重要的特点。采用分布式电源与互联网联接组成的能源系统、供电系统及其管理系 统，正在成为电力科研的目标。3.1在美国预计美国的分布式电源市场到2020年将增长到214亿美元，年平均增长9.6%。尤其出 力20KW-10MW的分布式电源在2000年后，因为丰富的燃气来源、环境的苛刻要求、电力 管制的缓和、电网的限制放宽而得到飞速的发展。据DPCA（美国分布式电源联盟）的预测, 在21世

6、纪初的几年，热机类的分布式电源将达到约35000MW；到2020年，分布式电源的容 量将占全国总容量的3.7%。在美国，正在研究开发方便用户就近利用分布式电源的多种新型技术例如：(1) 分布式电源的成批控制技术(群控技术)，在负荷高峰时向电网供电的调峰技术；(2) 根据用户的要求按需供电的多品质供电系统；(3) 区域电力网络系统,将分布式电源、贮电装置和电力设备组合起来,根据区域用户 的要求提供更加灵活有效的供电服务。美国能源部和EPRI (美国电力研究所)提出了所谓“能源试验场(Energy Park)-的设想, 借助于互联网把场里的分布式电源有机地联接起来。表1就是几座按照这种设想建立的“

7、试 验场”,其中与加利福尼亚州阿巴因大学相邻的一座研究场，在80万m2区域里有43座建筑 物，全部由微燃发电机、太阳能电池、燃气型燃料电池组成的分布式电源群提供能源，据说燃 料的利用率由过去的25%提高到75%。通过互联网可以提高分布式电源的管理水平和效率 如果再结合利用电力通讯新技术的供需管理，适应于电力调峰,还能进一步提高资源的利用 效率。表i美国采用分布式电源的能源试验场%别增叵用邃厩 H大学研究场加H福尼就询 阿巴因市研究.设浩开农占地面点SO万神.太阳僵推电J天燃气发电/广能整世如利福尼丝州技术开发,设客翻就占鬼酵1万七太卸精投电/煤丁发电.，忙聃装置.有或通昔判桑弥市iRF龙野通讯

8、/无雄通i邸1西部苒芯门伊利诺争州魄业中心而办住曜瑚观可弟牡.降低环境员荷商业试验揣叫啥胃Iff3.2在欧盟2006年9月欧盟发出了关于发展可再生能源的指令，按照计划,欧盟到2020年可再生能 源占总能源消费的比例,将达到12%,为2000年的2倍。电力消费量中可再生能源电力所占 比例，将从13.9%上升到22.1%。在欧洲，正在研究普及分布式电源的政策。在技术开发方面,尤其重视电力系统与分布式 电源的联接问题,为此在2001年12月制定了一个旨在促进包括分布式电源的“能源网络通 道”的名为Integration的计划。这是一个通过统一协调欧洲包括欧盟各成员国的分布式电源 确保电力供给的安全性

9、和可靠性的研究开发计划。英国1998年可再生能源发电为1800MW,占发电总量的2.5%。预计将要增加2579MW, 其中废弃物发电152lMW,风力发电706MW,沼气发电等341MW,水电12MW,总发电量达 到 3300MW。德国随着2000年开始实施“可再生能源法(EEG) ” ,可再生能源发电从1999年的5.9% 将在2030年提高到30%。德国的EEG,包括20MW以下的生物能源（指燃料）发电,5000kw 以下容量的水电、风电、太阳能发电、废弃物发电、下水道沼气发电、坑道瓦斯发电和地热 发电。3.3在日本日本由于国土狭小、资源贫乏、人口众多，对分布式电源的发展及研究表现出了极大

10、的 敏感和热情，很可能在这方面又走到世界的前列。近些年来，绿色新能源的各种分散型电源在日本得到了迅速的应用和普及。截止2001 年3月底，日本全国超过1000KW容量的自家发电设备已经达到30240MW,占全国发电设备 总量的12%。截止2008年底，日本的太阳能发电已经达到3500MW,风力发电达到2400MW；预计 2020年将分别达到12000MW和10000MW,分别提高到23倍和38倍。常用的内燃机发电（包 括柴油机、汽油机和燃气轮机发电机组），在2000年已经达到2400MW,热机发电的总容量 达到了 3500MW。非常用的内燃机发电（指备用电源等）在2000年已经达到3800MW

11、。日本还在大力研究分散型电源系统的区域性应用、分散型电源与IT结合的网络化应用, 典型实例如表2所示。表2日本分散型电源应用实例刘fc.*体技席暗式主是功触JL更童幕寤果舞散斐蛔风力发电正在+保护应就吊境州我升的址亦列您理，在话行St精格用再谐吓扼兴声业.推溟进行中住木用投田k仝少者的出 城由嗖目霓宫rtlLJ,升的 1帛个域市H然能旗和城市院探正在中创曲也皿叫生式的ttK生弃员恍渔汁生罚St凛熨电亩鄙府以木可外III景序珥峰扉正拒远H申废物聘用磨计讨姓瑾 掩捍产业屯制UF岌仍带firn本电发电It世市漆昏e律原制卅精I. CAIL 吒成 口1|东京都未来能源设想项目，就是把燃料电池、太阳能发

12、电和风力发电等分散型电源引进 公共设施,或用作抗灾紧急电源；同时,着眼于资源的重复循环利用，以构筑循环型协调发展 的城市为目标。比如在京都府的八木町，采用互联网监视分散型热机电源，用件技术建设高效的分散型 发电系统。还可以利用网络把废弃物发电、煤气炉等联结起来，不仅能提高效率，而且能减少 维护量，提高回收效率。进一步，把风力发电、太阳能发电和贮电技术结合起来，可以组成一个确保能源安全的“能源自治体”。4分布式电源的发展对电力系统的影响分布式电源实现成组“群控”，与IT结合上网，与公共大电网联网，将是迟早之事。虽然 在目前仅仅作为独立电源时可以暂时回避这些问题,但是从长远看，终将面对。亦因此，分

13、布 式电源的发展必将对电力系统带来巨大的影响。目前国外所进行的研究看分布式电源的发 展可能造成的问题和影响主要表现在以下方面：4.1对发电的影响一对电业宏观规划的影响前分布式电源的发展非常迅速，在电力能源中所占的比重越来越大,已经不可以忽视。因 此,在一个国家或地区的宏观发展规划中必须对它的发展和影响做出预测、引导和切合实际 的设计，必然会影响到发电事业的规划布局。可是因为分布式电源本身具有各种不确定性， 会使这种规划设计难以准确合理,也会具有很大的不确定性。4.2对输变电的影响一接入公共电网对电力系统运行的影响由于分布式电源的原理和种类各不相同，形式复杂，有的还受气候等自然因素的影响，因 此

14、各种分布式电源发电的功率、容量、品质和控制性能等具有多变性、不定性,差异性很大。 当分布式电源大量上网时，将会严重地影响电力系统的设计、控制、运行，影响系统的可靠性 和安全性。4.3对电能质量的影响-对受电质量和用户的影响同样的道理,不仅各种分布式电源的电能品质差别较大，难以稳定,而且会严重地影响系 统的电能品质，使难以满足用户对品质的要求，会对供电服务的质量产生严重的影响。4.4对售电的影响一对电力市场和电力经济的影响一些国家实行电力自由化的技术原因，其实就是分布式电源要大量进人电力市场，成本 不同品质各异的分布式电源进人电力市场，必然会冲击原来的市场格局影响电力经济，交易 方式、电价和服务

15、都必须做出适时的调整和变化。5日本构筑在系统电力与分散型电力相协调时代的技术战略日本电力市场的部分自由化始于2000年3月，对电力事业的限制开始松动。过去主要为 着国民经济基本建设项目的电力事业，不仅面临着更高的可靠性、安全性的要求，而且还将面 对新型独立电源、小型自备电源的大量发展，“电力供给”所处的环境和要求都会发生迅速 巨大的变化。基于这样的分析和考虑，日本政府“资源能源厅”的“电力、燃气事业部”于2001年7 月接受“财政厅能源综合工学研究所”的委托设立了 “新型电力供给系统技术研讨会”。这 个研讨会的宗旨就是“构筑在系统电力影响电力系统的设计、控制、运行，影响系统的可靠 性和安全性。

16、2002年3月，新型电力供给系统技术研讨会提出了第1份研究报告书，站在战略性高度， 提出了 “系统电力”、“协调时代”、“新型电力供给系统”等一系列新名词新概念，立即引起 了有关方面的重视和报道。这份报告有以下主要内容：（1）日本分散型电源的现状调查，（2）未来电力技术的需求研究，（3）未来电力供给系统的展望，（4）面向未来的新型电力供给系统的技术开发问题（5）迈向新型电力系统的战略研究。并用图1很清楚地描述了分布式电源的应用前景、技术开发问题和发展战略。.它电站蒋供咽贮电设备）点供素说俏凰昔埋云担*口系统的婿念时计】：不俱可以集和其对乘就的影响.可且可以,与H峰；迁可以唳 其它的叫h阳ff堆

17、善度便用公 祉国电宜嗯站电理皆）H系映谊蓄的控射h（1）幕环路技木m 贮电豪鲁的系藐帔水分帔 堂电膝的会供式控制技木；（勤分散最电at的料城*E二:汗婪葡志鑫r 1系成妆机中心图i新型电力网络系统概念设计（示意图）6结束语展望分布式电源的发展前景，必然是集中/分布式发电系统的到来,这样的认识已经可以 从国外文献中看到。集中式发电系统系指传统大机组组成的发电系统,分布式发电系统则是 指由分布式电源组成的发电系统，两者的组合统一便是集中/分布式发电系统。6.1中国电力事业需解决的两个认识问题(1) 对西方电力改革实行电力自由化中属于规律性的东西认识不足。虽然在电力改革中也看到了西方正在进行的电力自

18、由化，作过一些研究讨论，不过其结 果是否定的,且并不感兴趣。原因主要是专家多认为西方的电力自由化还不适合目前中国的 国情。从目前来看这固然不错，我国的电力改革刚刚完成体制上的条块分割，电力自由化似乎 还是遥不可及的话题，但是这些讨论和结论的缺点是:只强调差别而忽视共性,没有看到西方 电力自由化所表现的世界共性的东西,差别只是时间问题。(2) 忽视西方电力自由化的技术背景。虽然西方电力自由化表现出来的多是商业经济,但其实在背后推动的却主要是技术力量, 恰恰是这一点被我们的专家忽视了。西方采取电力自由化的技术背景,从大的环境来说是被 地球可持续发展政策所推动，从小的方面来说正是绿色能源技术的发展所

19、要求，是被分布式 电源的发展所促使；小型电源电力零售商推动电力交易形式的变化，最终要求开放传统集中 控制的电力市场，恐怕才是西方电力自由化的内在动因。我们常常说物质决定精神，基础决定 上层建筑,西方的电力自由化的出现正是由其技术背景决定的一这正是属于规律性的东西， 是不应当被忽视的。6.2前提是大力发展分布式电源回顾我国电力事业近20年来的迅猛发展，在电源技术方面大机组大电网更侧重于“大” 的方面，在大型电源技术上似乎已经接近世界先进水平;但是在“小”的方面,在新型环保绿 色电源方面如太阳能发电、燃料电池、微燃发电机、贮能电源等多品种方面，与发达国家比 较我们又大大地落后了-而且因为没有意识到

20、严重性，所以似乎还不在乎。恐怕只有当国外 的小型绿色能源像早期的家用电器涌进中国市场时，我们才会惊乎！6.3电力、通讯和信息三网统一将成为可能从某种角度看，未来的世界将是一个IT世界、网络世界。从现在的技术来看，网络化世 界最理想的状态，是只用一根导线就把电力、电话和IT接人用户，有一个综合性的网络把电 力、IT和通讯统一起来，形成一个集能源、IT、通讯而大成的总网。而最接近并最可能担当 这一重任的,应当是电力网一这一理想，已经有人在孜孜不断地探索。参考文献【1 】 Modeling New Forms of Generation and Storage, ELECTRA, No195, Ap

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