分布式发电技术.ppt

前沿技术培训,分布式发电技术讲座,镇江技师学院,主要内容,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,,,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,什么是分布式发电（概念）,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。,什么是分布式发电（续概念）,√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。,,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；,类型主要包括,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等等,具有分布式发电的配电系统,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，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。,,,分布式发电兴起的原因,（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；（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。,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,,（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,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草案”通过了有关法令让部分分布式发电上网运行.“911”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。,,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。,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,燃料电池,√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。,太阳光发电系统光伏电池,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。,风力发电场,风电场接入电力系统基本特点（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）,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325m/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。,主要分布式发电特性比较,常规配电系统,√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；,,–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。（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。,分布式发电技术应用和发展的瓶颈,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方法,,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；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,分布式发电中的储能问题,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。,,蓄电池铅酸电池、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。,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。,,主要内容,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；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,,,谢谢大家,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,