电气前沿讲座

1.概述••••1.1基本概念1.2兴起的原因1.3DG的优点1.4发展现状2.分布式发电的基本模块3.分布式发电并网对电力（配电）系统的影响4.分布式发电技术应用和发展的瓶颈5.结束语主要内容关注的问题什么是分布式发电？分布式发电的特点及发展情况？分布式发电系统中的常用电源有哪些？分布式发电的并网有哪些关键技术？发展分布式发电有什么特殊意义？新能源发电→分布式发电；概念和内容上有发展分布式发电(DistributedGeneration或DispersedGeneration，简称DG)或嵌入式发电（EmbeddedGeneration)其概念有多种说法：√在靠近用户侧，而不是在集中的发电厂，向用户提供电力的任何小规模的发电技术，它可与传输系统或配电系统互联，也可不互联。√利用小规模的、环保的发电技术，如太阳能光伏发电，燃料电池，微型燃气轮机和小型风力发电等等，并把这些装置安装在靠近用户侧，直接向单一的特定的用户供电。1概述1.1什么是分布式发电（概念）？√任何建在用户附近的发电装置，不论它的大小或者利用什么能源。√此外，还有其他说法，如：任何和分散设备有关的发电；商业上用电，如医院和旅馆；用来调整电压和电力系统稳定性的小型发电机；任何小于一定容量的发电，这个临界值在10kW到50MW不等。1.1什么是分布式发电（续概念）？分布式发电(DG)是一种分散、非集中式的发电方式，具有如下特点：——电源容量很小（几十kW至几十MW）；——运行在380V或10kV或稍高的配电电压等级上(一般低于66kV)，电压等级低；——接近终端用户；——电力生产者和消费者合一，功率双向流动；——运行方式灵活，以孤立方式或与配电网并网方式，；——比集中发电更可靠；在一批小型发电机组成的系统中发生大的停电（高负荷、风暴、地震、恐怖袭击、战争）几率较小；——大多利用新的能源和新型发电技术；——利于环保；美国电力专家称分布式发电是确保电力供应的又一伟大发明。1.1什么是分布式发电（续概念）？–类型主要包括（广义）:燃气轮机(GasTurbine,CombustionTurbineGenerators)--微燃机(Micro-turbine)内燃机(GasEngine,InternalCombustionReciprocatingEnginesandGenerators)燃料电池(Fuelcell)太阳能光伏电池(Photo-voltaicpanel）风能（WindPower)生物质能(BiomassEnergy)等等具有分布式发电的配电系统主力发电厂升压变压器配电站降压站配电站配电站商业光电燃机商业工业住宅分布式发电接入电力系统漂浮在海面上的“能源岛”美国发明家多米尼克·米凯利斯父子共同 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，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。（1）电力用户对供电可靠性的更高的要求传统的电网不能提供超过“3个九或4个九”的供电可靠性，这种限制主要是电力系统不确定、不可控制的事件，如天气和设计电网的成本；而分布式发电和传统的电网结合起来达到更高的可靠性是可能的。（2）新材料和新型的发电技术为分布式发电提供了技术上的支持；（3）解决能源危机的一个途径；（4）环保的要求；（5）电力市场的要求：进行分布式发电，打破垄断。1.2分布式发电兴起的原因1.3分布式发电的优点（1）经济、节能：-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。-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。-能源利用效率高。通过不同循环的有机整合，可以克服冷、热能无法远距离传输的困难，实现电冷热三联产CCHP（CombinedCoolingHeatingandPowersystem），可能科学合理地实现能源的梯级利用，具有较高的能源利用率。（2）投资和风险：分布式发电本身投资和风险都要很小；分布式发电可以避免或推迟增加新的发电和输电线路，减少土地占用，节省输变电投资，降低大型电站建设投资风险。（3）安全及可靠性：与电网配合，可以大大提高供电的可靠性，在电网崩溃或者发生意外灾害（战争、台风、地震、恐怖活动等）的情况下，继续维持重要用户的供电(如南方雪灾)。分布式发电可以满足特殊场合的需求，如在大型集会或庆典场合，安排处于热备用状态的移动分散式发电车，则可以大大提高供电可靠性。1.3分布式发电的优点（4）环保：分布式发电装置由于燃用液体或气体燃料，或采用化学能或太阳能、风能等转换成电能方式，因此减少了粉尘、各类有害气体、废水废渣等的排放，同时减少电磁污染，因而具有良好的环保性能。（5）电力市场：适应电力市场发展需要，多家办电，打破电力部门垄断。（6）调峰性能：由于分散式发电装置工作流程简单，参与运行的系统少，因而启动和停机快速，与电网配合使用时具有良好的调峰性能，且便于实现全自动控制。（“即用即插式”，“友好发电方式”）（7）扶贫：解决边远地区供电困难（Standalonemode)1.3分布式发电的优点对付负荷增长的办法（现在）对付负荷增长的办法（通常、过去）：负荷增加，增建发输配电设备和系统1.4发展现状–美国、日本、欧洲发展较快–美国2001年颁布IEEEp1547“关于分布式电源与电力系统互联的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 草案”–通过了有关法令让部分分布式发电上网运行-“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。–目前，除少数发达国家外，DG装机量在发电装机总量上所占比例不大（一般在5%以下，如阿根廷2.1%、巴西3.9%、法国6.6%、印度4.6%、日本13.4%、英国6.2%、美国7.8%）--2009统计数据。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，如北京燃气调度和控制中心、广州大学城分布式能源电站——全国最大的分布式能源电站，典型的CCHP系统。2005年，我国首个分布式电力技术集成工程中心落户广州（中科院广州能源研究所），标志着我国分布式供电技术进入实质性发展阶段。CCHP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。大学城分布式电站由华电集团新能源发展有限公司投建，一期建设2×78MW燃气（60MW）—蒸汽（18MW）联合循环机组，已于2009年末投入运行。2分布式发电的基本模块组成：微型电源、储能系统、负荷。分布式发电装置2.1燃料电池(FuelCell-FC）√燃料电池是一种将化学能转化成电能的新型能源生产方式，它利用氢和氧两种元素相互作用产生电流。√氧气可以直接从空气中提取，氢气要从酒精、汽油、天然气或其它炭氢化合物中提取。FC特点燃料电池能量转换效率高（实际效率58%以上），无污染、无噪声，无震动，安全可靠，被认为是本世纪最有希望替代煤与石油的新型能源。燃料电池输出功率平稳可靠，跟随负荷变化能力强（1秒内跟随50%的负荷变化）。燃料电池的安装费用高（约每千瓦3000－4000美元）。需要进一步研究关键技术，改善制造水平，加大批量生产规模与提高自动化程度，研制出低成本的商用燃料电池。容量范围2-250MW或更大MW级；模块化的，满足大容量负荷需要。燃料电池系统及其应用燃料电池系统应用（1）便携式动力装置(portablepower)：包括笔记本电脑、助听器、真空吸尘器（2）小汽车与公共汽车；（3）大型发电装置(1argepowergeneration)：新型燃料电池发电系统，除发出电力外，还可利用燃料电池中产生的热和水，去驱动蒸汽轮机，产生更多的电力。作医院和和工厂的后备电源。（4）家用发电装置(homeelectricity)：使用天然气或丙烷的燃料电池系统已在芝加哥的家庭中进行试用。该系统生产电和大量热能，可用来加热水和取暖。（5）填埋／废水处理(landfill／wastewatertreatment)：利用燃料电池把废水或垃圾所产生的甲烷气(methanegas，即沼气)转化成电能。2.2太阳光发电系统—光伏电池（PhotovoltaicCell—PV）光伏电池是利用某些半导体物质在太阳光的照射条件下，在p型和n型晶结两端产生电动势，将光能直接转化成电能的装置。太阳光伏电池阵列并网光伏建筑一体化的电气 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 2.3风力发电场(windpowerfarm)风电场接入电力系统基本原理图系统基本构成：风力发电机（P、Q）接入配电网的线路（阻抗X/R值）；机端的无功补偿基本特点：（1）风的随机波动性和间歇性决定了风力发电机的输出特性也是波动的和间歇的（P、Q波动）（2）目前风力发电机多为异步发电机，在发出有功功率的同时还要从系统吸收无功功率，其无功需求是随有功输出的变化而变化的（无功功率大小和流向）（3）风机端电压低，风电处在电网的边缘，风电场与系统相联节点往往成为系统薄弱节点。（风机机端电压变动）Grid-connectedWindPowerGenerationSystem风电的局限性（1）风能的能量密度小。为了获得相同的发电容量，风轮尺寸比相应的水轮机大几十倍。如3000kW的风机直径已达100m，风力发电单机极限约为10MW，所以，对电力系统而言，风力发电机组只能是小机组。（2）风能的大小不稳定。即3~25m/s为风机的有效风力区。为得到稳定的出力，调节控制困难。（3）至今，风能不能大量储存。小型风电机可配置蓄电池，大型风电机必须和大电网并网运行。（4）风轮机的效率较低，风轮机实际效率只有理论最大效率的50%。风电机组风能利用率约为40%。（5）有一定的噪声（机械的和电磁的），不宜装在居民区。（6）接入电网时，对电网有不利的影响。2.4微型燃气轮机（micro-turbine)微型燃气轮机是一种功率范围多在20－500kW的小型发电机组，是可以以天然气、甲烷、丙烷等多种为燃料的超小型燃气轮机。为了提高燃料的利用效率，在分散发电系统中，微型燃气轮机除了为用户供电外，还往往同时为用户供热，构成“热电联产系统(CHP-combinedheatingandpowersystem)”，甚至还供冷，构成CCHP。一种很有前途的分布式电源：与其它分散电源相比，其输出功率比风力发电、太阳能发电的输出功率平稳，而其成本远低于燃料电池。微燃气轮机（续）其典型技术特征：发电容量小，占地面积少，能够为用户供热，因此适合于企业、医院、学校及家庭分散使用。技术关键：取决于材料科学的进展，包括高速轴承、高温部件及加工材料等方面的进展。NOTE：与其它分布式电源相比，微型燃气轮机有废气排出，对环境有一定的影响(城市“热岛”)。微燃气轮机(续）微型燃气轮机体积小，重量轻，成本高于相同功率的柴油发电机组，但维护费用低廉，总体运行费用可比之低。40kW500kW24kW1200kW120kW生物质能•估计今后生物质能发电会有较快发展，据有关部门预测，2020年我国生物质能发电将达20GW-30GW主要分布式发电特性比较3.DG并网运行（paralleloperation）对电力（配电）系统的影响10KV380/220V110KV220KV35KV66KV500KV典型并网电压输电网一级配电网二级配电网~典型并网电压等级常规配电系统TraditionalDistributionSystem√现代配电系统是设计成从大系统（大供电变压器）接受电能和向用户配电的；√有功和无功功率从高电压等级流向低电压等级；具有分布式发电的配电系统CHP：热电联产；PV：光伏电池；WP：风电；√从配电网看，P、Q流向都是变化的；√从分布式发电侧看，是电源，是负荷；分布式发电引入将使配电系统发生根本性变化。√从辐射网络变为遍布电源和用户互联的网络，配电系统的控制和管理将变得更加复杂；√分布式发电的引入会使传统的配电网络从规划到运行发生彻底改变，例如无功补偿、电压控制等；正面影响分布式发电可以大大提高用户供电的可靠性；减少配电网投资，因为分布式发电装置直接装在用户侧，可以大大减少输配电设备的投资，并且还可以减少输送电的损耗，降低成本，对于用户来说，电价也会相对便宜。新建集中式发电厂和远距离输电线的需求将减少或推迟。新增负荷大部分将由分布式发电满足，集中电力系统负荷减少。分布式发电的削峰填谷、平衡负荷的作用，使现有发电输电设备的备用减少，利用率提高。分布式发电装置的灵活投切可以帮助电压和频率的调整，提高系统的稳定性。DG对电力系统的影响（续）DG对电力系统的影响（续）负面影响分布式发电的随机性、不稳定性、电力电子变换器引入、DG在负荷侧或在网络边缘处分布式发电并网过程对电网的冲击；对电网频率的影响；对电网电压的影响；对电网稳定性的影响；对电网继电保护的影响；对电能质量的影响；对电力定价的影响–对继电保护的影响•（1）配电网有大量的继电保护装置早已存在而不可能为了DG而改动，DG必须与之配合并适应它。•（2）使重合闸不成功–在系统故障时，DG的切除必须早于重合时间，否则会引起电弧的重燃，使重合闸不成功。•（3）使保护区缩小–当有DG的功率注入电网时，会使继电器原来的保护区缩小。–对继电保护的影响–对继电保护的影响•（4）使继电保护误动作–如继电器不具备方向敏感性能（原系统为放射型的，末端无电源，不会产生转移电流）则并联分支故障时，会引起本分支继电器的误动。高效、低成本地解决不连续、不稳定、低密度、随时间季节以及气候变化的可再生能源的聚集与转化问题；并网的分布式发电，如何减少系统对自然条件的依赖性，提高分布式发电系统的稳定性、可靠性；分布式电源供电质量及其控制问题；分布式发电系统保护方案；独立电力系统的稳定性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法4.分布式发电技术应用和发展的瓶颈含分布式发电的配电网络设计和运行；含分布式发电的电力系统可靠性 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 ；分布式发电的经济分析；不同分布式发电系统联合运行；分布式发电中电力变换器设计及其控制和运行（风电、光伏、微燃气轮机）各种分布式发电设备制造技术分布式发电中的储能问题4.分布式发电技术应用和发展的瓶颈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。4.分布式发电技术应用和发展的瓶颈—分布式发电中的储能问题蓄电池：分为铅酸电池、铁镍蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池（比亚迪，储能电站）等。超导磁储能：SMES--SuperconductingMagneticEnergyStorage 超级电容器：SuperCapacitor飞轮储能： FESS--FlywheelEnergyStorageSystem压缩空气储能：CAES--CompressedAirEnergyStorage热储能：ThermalEnergyStorage抽水蓄能：PumpedStorage（powerstation）由超导材料制成的导线圈。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。风电用超级电容器储能电源2011年，首个大型“飞轮计划”——BeaconPower公司的“20MW计划”，于纽约装置200个飞轮，每一个飞轮的磁悬浮球（转子）转速达到每分钟1.6万转。寻找新的能量载体，研制高密度、低成本、长寿命、无污染的储能系统。结束语如果说电力市场化是电力行业的重大体制改革，那么分布式发电可认为是电力行业的重大技术改革，两者共同作用将使未来世界的电力行业呈现全新的面貌；作为传统集中供电方式不可缺少的重要补充，分布式发电可与现有电力系统相配合，形成一个更环保、更高效、更灵活的系统，提高整个社会的能源利用率，提高整个供电系统的稳定性、可靠性和电能质量；分布式发电已成为能源领域的一个重要发展方向，前景很好但障碍不小，其路漫漫……思考：毋容置疑，将分布式发电系统以微电网形式接入到大电网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电系统效能的最有效方式。然而，分布式发电技术的应用发展并不顺利，目前面临哪些问题？其关键技术的发展情况如何？