分散式發電系統

現在全世界供電系統是以大機組、大電網、高電壓為主要特徵的集中式單一供電系統。雖然全世界90%的電力負荷都由這種集中單一的大電網供電，但是當今社會對能源與電力供應的質量與安全可靠性要求越來越高，大電網由於自身的缺陷已經不能滿足這種要求。由於大電網中任何一點的故障所產生的擾動都會對整個電網造成較大影響，嚴重時可能引起大面積停電甚至是全網崩潰，造成災難性後果，這樣的事故在國外時有發生；而且這種大電網又極易受到戰爭或恐怖勢力的破壞，嚴重時將危害國家的安全，如科索沃戰爭和海灣戰爭等；另外集中式大電網還不能跟蹤電力負荷的變化，而為了短暫的峰荷建造發電廠其花費是巨大的，經濟效益也非常低。根據西方國家的經驗：大電網系統和分散式發電系統相結合是節省投資，降低能耗，提高系統安全性和靈活性的主要方法。

基本介紹

• 中文名：分散式發電系統
• 外文名：distributed power generation system
• 簡稱：DPGS
• 含義：在靠近用電現場配置較小發電機組

簡介

分散式發電指的是在用戶現場或靠近用電現場配置較小的發電機組(一般低於30MW)，以滿足特定用戶的需要，支持現存配電網的經濟運行，或者同時滿足這兩個方面的要求。這些小的機組包括燃料電池，小型燃氣輪機，小型光伏發電，小型風光互補發電，或燃氣輪機與燃料電池的混合裝置。由於靠近用戶提高了服務的可靠性和電力質量。技術的發展，公共環境政策和電力市場的擴大等因素的共同作用使得分散式發電成為新世紀重要的能源選擇。

優點1

通過分散式發電和集中供電系統的配合套用有以下優點：
分散式發電系統中各電站相互獨立，用戶由於可以自行控制，不會發生大規模停電事故，所以安全可靠性比較高；

優點二

分散式發電可以彌補大電網安全穩定性的不足，在意外災害發生時繼續供電，已成為集中供電方式不可缺少的重要補充；

優點三

可對區域電力的質量和性能進行實時監控，非常適合向農村、牧區、山區，發展中的中、小城市或商業區的居民供電，可大大減小環保壓力；

優點四

分散式發電的輸配電損耗很低，甚至沒有，無需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，同時土建和安裝成本低；

優點五

可以滿足特殊場合的需求，如用於重要集會或慶典的(處於熱備用狀態的)移動分散式發電車；

優點六

調峰性能好，操作簡單，由於參與運行的系統少，啟停快速，便於實現全自動。

分類

根據所使用一次能源的不同，分散式發電可分為基於化石能源的分散式發電技術、基於可再生能源的分散式發電技術以及混合的分散式發電技術。

第一種分類

(1)基於化石能源的分散式發電技術主要由以下三種技術構成：①往復式發動機技術：用於分散式發電的往復式發動機採用四衝程的點火式或壓燃式，以汽油或柴油為燃料，是目前套用最廣的分散式發電方式。但是此種方式會造成對環境的影響，通過對其技術上的改進，已經大大減少了躁音和廢氣的排放污染。②微型燃氣輪機技術：微型燃氣輪機是指功率為數百千瓦以下的以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機。但是微型燃氣輪機與現有的其它發電技術相比，效率較低。滿負荷運行的效率只有30%，而在半負荷時，其效率更是只有10%～15%，所以多採用家庭熱電聯供的辦法利用設備廢棄的熱能，提高其效率。2012年國外已進入示範階段，其技術關鍵主要是高速軸承、高溫材料、部件加工等。③燃料電池技術：燃料電池是一種在等溫狀態下直接將化學能轉變為直流電能的電化學裝置。燃料電池工作時，不需要燃燒，同時不污染環境，其電能是通過電化學過程獲得的。在其陽極上通過富氫燃料，陰極上面通過空氣，並由電解液分離這兩種物質。在獲得電能的過程中，一些副產品僅為熱、水和二氧化碳等。氫燃料可由各種碳氫源，在壓力作用下通過蒸汽重整過程或由氧化反應生成。因此它是一種很有發展前途的潔淨和高效的發電方式，被稱為21世紀的分散式電源。

第二種分類

(2)基於可再生能源的分散式發電技術主要由以下幾種技術構成：①太陽能光伏發電技術：太陽能光伏發電技術是利用半導體材料的光電效應直接將太陽能轉換為電能。光伏發電具有不消耗燃料、不受地域限制、規模靈活、無污染、安全可靠、維護簡單等優點。但是此種分布發電技術的成本非常高，所以現階段太陽能發電技術還需要進行技術改進，以降低成本而適合於廣泛套用。(2)風力發電技術是將風能轉化為電能的發電技術，可分為獨立與併網運行兩類，前者為微型或小型風力發電機組，容量為100W～10kW，後者的容量通常超過150kW。風力發電技術進步很快，單機容量在2MW以下的技術已很成熟。

第三種分類

(3)混合的分散式發電技術通常是指兩種或多種分散式發電技術及蓄能裝置組合起來，形成複合式發電系統。已有多種形式的複合式發電系統被提出，其中一個重要的方向是熱電冷三聯產的多目標分散式供能系統，通常簡稱為分散式供能系統。其在生產電力的同時，也能提供熱能或同時滿足供熱、製冷等方面的需求。與簡單的供電系統相比，分散式供能系統可以大幅度提高能源利用率、降低環境污染、改善系統的熱經濟性。

分散式發電在國內外的發展狀況與前景

(1)在美國，容量為1kW到10MW分散式電源發電和儲能單元正在成為未來分散式供能系統的有用單元。由於分散式電源的高可靠性、高質量、高效率以及靈活性，故可滿足工業、商業、居住和交通套用的一系列要求。預計幾年後，新一代的微汽輪機(10～250kW)可以完全商業化，為調峰和小公司餘熱發電提供了新機會。
在美國國內到2020年，由於新的能源需求與老的電廠的退役，估計要增加1.7×10?12?kW·h的電，幾乎是近20年增量的2倍。為滿足市場需要，下一個10年之後，美國的分散式發電市場裝機容量估計每年將達5×109～6×109W，為解決這個巨大的缺口，美國能源部提出了以下幾個涉及分散式發電技術的計畫，包括燃料電池、分散式發電渦輪技術、燃料電池和渦輪的混合裝置等。可以預料，在不久以後，分散式發電技術將在美國得到相當的發展。
(2)在我國，隨著經濟建設的飛速發展，我國集中式供電網的規模迅速膨脹。這種發展所帶來的安全性問題不容忽視。由於各地經濟發展很不平衡，對於廣大經濟欠發達的農村地區來說，特別是農牧地區和偏遠山區，要形成一定規模的、強大的集中式供配電網需要巨額的投資和很長的時間周期，能源供應嚴重製約這些地區的經濟發展。而分散式發電技術則剛好可以彌補集中式發電的這些局限性。在我國西北部廣大農村地區風力資源十分豐富，像內蒙古已經形成了年發電量1億kW·h的電量，除自用外，還可送往北京地區，這種無污染綠色能源可以減輕當地的環境污染。
在可再生能源分散式發電系統中的除風力發電外，還有太陽能光伏發電系統、中小水電等都是解決我國偏遠地區缺電的良好辦法。因此，應引起足夠的重視。
在我國城鎮，分散式發電技術作為集中供電方式技術不可缺少的重要補充，將成為未來能源領域的一個重要發展方向。而在分散式發電技術中套用最為廣泛、前景最為明朗的，應該首推熱電冷三聯產技術，因為對於中國大部分地區的住宅、商業大樓、醫院、公用建築、工廠來說，都存在供電和供暖或製冷需求，很多都配有備用發電設備，這些都是熱電冷三聯產的多目標分散式供能系統的廣闊市場。

存在問題

一.諧波問題

分散式發電系統主要是通過光伏逆變器直接併網，這樣的直接併網操作容易產生許多問題，比如：

1.諧波、三相不平衡等問題;

2.輸出功率的隨機性易造成電網電壓波動、閃變;

3.分散式發電系統直接在用戶側接入電網，電能質量問題將直接影響用戶的電器設備安全。

二.無功和電壓問題

集中供電的配電網一般呈輻射狀。穩態運行狀態下，電壓沿饋線潮流方向逐漸降低。接入光伏逆變器後，由於饋線上的傳輸功率減少，使沿饋線各負荷節點處的電壓被抬高，可能導致一些負荷節點電壓偏移超標，其電壓被抬高多少與接入光伏逆變器的位置及總容量大小密切相關。

三.孤島問題

孤島效應是指當電網供電因故障或停電維修等情況發生電壓異常而跳脫時，各個用戶端的併網逆變器發電系統卻未能即時檢測出停電狀態而將自身從市電網路切離，於是形成由光伏併網逆變發電系統和周圍的負載組成的一個自給供電的孤島狀況。

孤島帶來危害就很多了，比如：

1、危及電網輸電線路上維修人員的安全;

2、影響傳輸電能質量，導致供電電壓與頻率不穩定;

3、供電恢復時產生浪涌電流，燒毀供電設備與光伏逆變系統。

對用戶來說，供電的中斷卻給用戶帶來不便;對發電商來說，利益受到損害;對電網來說，如果分散式光伏逆變器在孤島狀態下退出，當電網重合成功或故障消除後恢復供電，原來由光伏逆變器提供電能的用戶全部由電網供電，加重了電網的負擔，在某些情況下可能造成電網的不穩定。

相關政策

《國家能源局關於申報分散式光伏發電規模化套用示範區的通知》

2013年左右，太陽能光伏發電技術迅速進步，相關製造產業和開發利用規模逐漸擴大，已經成為可再生能源發展的重要領域。光伏發電適合結合電力用戶用電需要，在廣大城鎮和農村的各種建築物和公共設施上推廣分散式光伏系統。特別在用電價格較高的中東部地區，分散式光伏發電已經具有較好的經濟性，具備了較大規模套用的條件。為落實可再生能源發展“十二五”規劃，促進太陽能發電產業可持續發展，我局將組織分散式光伏發電套用示範區建設。現就有關事項通知如下：
一、根據全國可再生能源發展“十二五”規劃和太陽能發電發展“十二五”規劃，請各省（區、市）選擇具有太陽能資源優勢、用電需求大和建設條件好的城鎮區域，提出分散式光伏發電規模化套用示範區的建設方案。
二、示範區的分散式光伏發電項目應具備長期穩定的用電負荷需求和安裝條件，所發電量主要滿足自發自用。優先選擇電力用戶用電價格高、自用電量大的區域及工商企業集中開展套用示範。同時，選擇具備規模化利用條件的城鎮居民小區或鄉鎮（村）開展集中套用試點。
三、鼓勵採用先進技術並創新管理模式，特別是採用智慧型微電網技術高比例接入和運行光伏發電，不斷創新微電網建設和運營管理模式。
四、國家對示範區的光伏發電項目實行單位電量定額補貼政策，國家對自發自用電量和多餘上網電量實行統一補貼標準。項目的總發電量、上網電量由電網企業計量和代發補貼。分散式光伏發電系統有關技術和管理要求，國家能源局將另行制定。
五、電網企業要配合落實示範區分散式光伏發電項目接入方案並提供相關服務，本著簡化程式、便捷服務的原則，規範並簡化分散式光伏發電接入電網標準和管理程式，積極推進分散式光伏發電的規模化套用。
六、各省（區、市）可結合新能源示範城市、綠色能源縣和新能源微電網項目建設，抓緊研究編制示範區實施方案。首批示範區在若干城市相對集中安排。每個省（區、市）申報支持的數量不超過3個，申報總裝機容量原則上不超過50萬千瓦。
七、鼓勵各省（區、市）利用自有財政資金，在國家補貼政策基礎上，以適當方式支持分散式光伏發電示範區建設。
八、請各省（區、市）能源主管部門於10月15日前上報分散式光伏發電示範區實施方案。國家能源局將根據專家評審結果確定並批覆示範區名單及實施方案。電網企業按批覆的示範區實施方案落實相應電網接入和併網服務。

發改委發布《關於完善光伏發電價格政策通知》徵求意見稿

2013年八月左右，國家發改委向部分政府機構、相關光伏發電企業下發《關於完善光伏發電價格政策通知》的意見稿（以下簡稱《意見稿》），對下一步光伏發電上網電價提出了新的實施方案。

與以往全國除西藏地區外統一上網電價的政策不同，新的《意見稿》根據各地太陽能資源狀況和工程建設條件，將全國分為四類太陽能資源區，制定了相應的標桿上網電價。光伏電站標桿上網電價高出當地燃煤機組標桿上網電價（含脫硫、脫硝電價，以下相同）的部分，仍然通過可再生能源發展基金進行補貼。

新的《意見稿》對分散式發電和大型地面電站發電進行了區分。分散式發電電價補貼為0.35元/千瓦時，補貼資金同樣來自可再生能源發展基金，並由電網企業向分散式光伏發電項目轉付。分散式光伏發電系統併入電網的電量，由電網企業按照當地燃煤發電標桿上網電價進行收購。分散式光伏電價將免收隨電價徵收的各類基金、附加以及系統備用容量和其他相關併網服務費。

《意見稿》還對電網企業提出了要求，電網企業“要積極為光伏發電項目提供必要的併網接入、計量等電網服務，及時與光伏發電企業按規定結算電價。同時，要及時計量和審核光伏發電項目的發電量和上網電量，並根據其計量和審計結果申請電價補貼。

針對大型光伏發電標桿上網電價，《意見稿》針對四類地區給出了四個不同的上網電價，如下：

Ⅰ類資源區：0.75元/千瓦時，包含地區：青海海西、海北、果洛、玉樹；

Ⅱ類資源區：0.85元/千瓦時，包含地區：新疆、寧夏、內蒙古、青海西寧、海東、海南、黃南、甘肅嘉峪關、武威、張掖、酒泉、敦煌、金昌、四川阿壩、甘孜、雲南麗江、迪慶；

Ⅲ類資源區：0.95元/千瓦時，包含地區：北京、天津、黑龍江、吉林、遼寧、河北承德、張家口、唐山、秦皇島、山西大同、朔州、忻州、陝西榆林、延安、雲南省除二類地區外的其他地區，甘肅省除二類地區外的其他地區；

Ⅳ類資源區：1元/千瓦時，包含地區：除前面的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類地區外的其他地區。

總結

如果說電力市場化是電力行業的重大改革，那么分散式發電可認為是電力行業的重大技術改革，兩者共同作用將使未來世界的電力行業呈現全新的面貌。隨著電力體制改革的發展，分散式發電也可為一些用戶提供一種"自立"的選擇，使其更能適應易變的電力市場。此外，由於分散式發電設施的安裝周期短，不需要現存的基礎設施，而且與大型的中央電站及發電設施相比總投資較少，因此在電力競爭性市場建立後分散式發電的作用將會日益明顯和重要，從而可與現有電力系統結合形成一個高效、靈活的電力系統，提高整個社會的能源利用率，提高整個供電系統的穩定性、可靠性和電力質量。