分布式发电的种类及前景
2007-09-13 13:38:56 来源:
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电力18讯: 摘要:分布式发电具有投资省、损耗低、效率高、系统可靠性高、能源种类多等优点,将成为21世纪电力工业发展的方向之一。该文介绍了一种分布式发电系统,该系统由分布式电源、储能装置、AC/DC、DC/DC转换器等4个单元组成,各单元通过直流总线相连接,自主控制。直流总线通过DC/AC转换后经变压器直接接在配电网10kV线路上。最后,对未来分布式发电的发展趋势作了展望。
关键词:分布式发电;配电网;储能;DC/AC
中图分类号:TM619 文献标志码:B 文章编号:1003-0867(2007)03-0054-02
分布式发电是指将电力系统以小规模(发电功率在数千瓦至50 MW的小型模块)、分散式方式布置在用户附近,可独立地输出电能的系统[2]。
分布式发电的优点,如投资省、系统可靠性高、能源种类多样等优点。也有研究指出到2010年,新增分布式电源容量将占新增电源总量的20%[4]。所以说,分布式发电联合电网运行是今后分布式发电技术发展的必然趋势。
本文提出了一种分布式发电系统,介绍了该系统的基本结构和工作原理。将该系统与10 kV配电网相联接,实现与公用电网联合向负荷供电。
1 系统的构成
图1示出了本文提出的分布式发电系统构成。其中分布式发电构成了系统发电部分,分布式发电的技术类型见表1。储能单元用来解决负载与发电之间的电力供需矛盾,使系统稳定运行。目前储能系统的形式多样,主要有蓄电池储能、超导储能、飞轮储能、电解水制氢储能等。
分布式发电受地理位置及环境状况等因素的约束,在进行分布式发电系统规划时,要根据该地区所处的地理位置环境综合考虑各种衡量指标,从而确定采用何种发电方式。本文对分布式发电系统作简要地介绍。
系统运行方式取决于分布式发电容量与10 kV所带地区的负载。当发电容量满足该地区的负荷时,电网可退出运行,在必要的时候才投入运行。因为目前分布式发电中应用比较成熟的是风力发电和太阳能发电,而这两种发电方式受环境的影响较大,输出功率不稳定。同时,就目前的技术而言,储能系统的容量也是很有限的,不能长时间提供功率来对应分布式发电容量的不足。在分布式电源和储能容量不足时,需电网向负荷供电,以满足负荷的需求;当发电容量不足该地区的负荷时,电网并入系统且正常运行,两者共同向负荷供电,但尽可能地利用分布式电源;当发电容量超过该地区的负荷时,电网也并入系统,分布式发电将多余的电能送向电网。分布式电源的类型应根据地区的具体情况选择,可能是一种分布式电源,也可能是多种分布式电源及其与储能装置组合起来共同发电,即复合分布式发电。为提高能源的利用率,复合分布式发电技术已成为分布式发电技术发展的主要趋势之一[5]。储能装置的容量及类型应根据分布式电源及其负荷的波动程度作相应的选择。
本文通过一条直流总线将分布式电源与储能系统联系在一起,彼此相互独立,但各单元又依靠直流总线电压的大小分工协作,为负载提供稳定的电能。因此,系统中各单元之间既相互联系,又相互独立,其中某个单元的故障不会影响其它单元的正常运行。这样控制系统就变得简单,其关键在于直流总线电压的设定范围和变动方式,从而决定各单元的运行方式。
1.1 分布式发电的类型
1.1.1 微型燃气轮机发电
微型燃气轮机其单机功率范围为20~500 kW之间,正向1 MW容量等级发展,基本技术特征是采用径流式叶轮机械(向心式透平和离心式压气机)以及回热循环。微型燃气轮机发电机组由微型燃气轮机、发电机和数字电力控制器等部分组成,以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料,具有高可靠、长寿命、低噪声、重量轻、体积小、低污染、多燃料、低油耗等一系列优点,是目前应用较为广泛的一种分布式电源。
1.1.2 风能发电
风能发电一般采用异步发电机;但也有采用同步发电机的,风力机经电磁滑差离合器驱动发电机,效果较好,输出功率稳定[6]。
对于风力机而言,输出的有功功率由风速决定的,会随风速的变化而变化,发电机吸收的无功功率也会变化。为了使输出功率稳定,风力机采用主动失速控制系统[8],此系统是将定桨距失速控制与变桨距控制这两种控制方式结合起来,允许叶片在一个很小的范围内倾斜,能在较宽的风速范围内输出稳定的功率。
1.1.3 太阳能光伏发电
太阳能光伏发电的能量转换器件是太阳能电池,又叫光伏电池。太阳能电池发电的原理是光电伏打效应。当太阳光照射到太阳能电池上时,电池吸收光能,产生光电子-空穴对。在电池内电场作用下,光生电子和空穴对被分离,电池两端出现异性电荷的积累,即产生“光生电压”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载,则有“光电电流”生成,从而获得功率输出。这样,太阳的光能就直接变成了可以付诸实用的电能。
太阳能发电是由电池组成方阵进行发电,方阵在室外工作,其输出功率和效率严重地受温度和太阳照度的影响。通风良好<
关键词:分布式发电;配电网;储能;DC/AC
中图分类号:TM619 文献标志码:B 文章编号:1003-0867(2007)03-0054-02
分布式发电是指将电力系统以小规模(发电功率在数千瓦至50 MW的小型模块)、分散式方式布置在用户附近,可独立地输出电能的系统[2]。
分布式发电的优点,如投资省、系统可靠性高、能源种类多样等优点。也有研究指出到2010年,新增分布式电源容量将占新增电源总量的20%[4]。所以说,分布式发电联合电网运行是今后分布式发电技术发展的必然趋势。
本文提出了一种分布式发电系统,介绍了该系统的基本结构和工作原理。将该系统与10 kV配电网相联接,实现与公用电网联合向负荷供电。
1 系统的构成
图1示出了本文提出的分布式发电系统构成。其中分布式发电构成了系统发电部分,分布式发电的技术类型见表1。储能单元用来解决负载与发电之间的电力供需矛盾,使系统稳定运行。目前储能系统的形式多样,主要有蓄电池储能、超导储能、飞轮储能、电解水制氢储能等。
分布式发电受地理位置及环境状况等因素的约束,在进行分布式发电系统规划时,要根据该地区所处的地理位置环境综合考虑各种衡量指标,从而确定采用何种发电方式。本文对分布式发电系统作简要地介绍。
系统运行方式取决于分布式发电容量与10 kV所带地区的负载。当发电容量满足该地区的负荷时,电网可退出运行,在必要的时候才投入运行。因为目前分布式发电中应用比较成熟的是风力发电和太阳能发电,而这两种发电方式受环境的影响较大,输出功率不稳定。同时,就目前的技术而言,储能系统的容量也是很有限的,不能长时间提供功率来对应分布式发电容量的不足。在分布式电源和储能容量不足时,需电网向负荷供电,以满足负荷的需求;当发电容量不足该地区的负荷时,电网并入系统且正常运行,两者共同向负荷供电,但尽可能地利用分布式电源;当发电容量超过该地区的负荷时,电网也并入系统,分布式发电将多余的电能送向电网。分布式电源的类型应根据地区的具体情况选择,可能是一种分布式电源,也可能是多种分布式电源及其与储能装置组合起来共同发电,即复合分布式发电。为提高能源的利用率,复合分布式发电技术已成为分布式发电技术发展的主要趋势之一[5]。储能装置的容量及类型应根据分布式电源及其负荷的波动程度作相应的选择。
本文通过一条直流总线将分布式电源与储能系统联系在一起,彼此相互独立,但各单元又依靠直流总线电压的大小分工协作,为负载提供稳定的电能。因此,系统中各单元之间既相互联系,又相互独立,其中某个单元的故障不会影响其它单元的正常运行。这样控制系统就变得简单,其关键在于直流总线电压的设定范围和变动方式,从而决定各单元的运行方式。
1.1 分布式发电的类型
1.1.1 微型燃气轮机发电
微型燃气轮机其单机功率范围为20~500 kW之间,正向1 MW容量等级发展,基本技术特征是采用径流式叶轮机械(向心式透平和离心式压气机)以及回热循环。微型燃气轮机发电机组由微型燃气轮机、发电机和数字电力控制器等部分组成,以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料,具有高可靠、长寿命、低噪声、重量轻、体积小、低污染、多燃料、低油耗等一系列优点,是目前应用较为广泛的一种分布式电源。
1.1.2 风能发电
风能发电一般采用异步发电机;但也有采用同步发电机的,风力机经电磁滑差离合器驱动发电机,效果较好,输出功率稳定[6]。
对于风力机而言,输出的有功功率由风速决定的,会随风速的变化而变化,发电机吸收的无功功率也会变化。为了使输出功率稳定,风力机采用主动失速控制系统[8],此系统是将定桨距失速控制与变桨距控制这两种控制方式结合起来,允许叶片在一个很小的范围内倾斜,能在较宽的风速范围内输出稳定的功率。
1.1.3 太阳能光伏发电
太阳能光伏发电的能量转换器件是太阳能电池,又叫光伏电池。太阳能电池发电的原理是光电伏打效应。当太阳光照射到太阳能电池上时,电池吸收光能,产生光电子-空穴对。在电池内电场作用下,光生电子和空穴对被分离,电池两端出现异性电荷的积累,即产生“光生电压”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载,则有“光电电流”生成,从而获得功率输出。这样,太阳的光能就直接变成了可以付诸实用的电能。
太阳能发电是由电池组成方阵进行发电,方阵在室外工作,其输出功率和效率严重地受温度和太阳照度的影响。通风良好<
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