浅谈分布式发电在我国农村电网的发展前景

摘 要:分布式发电是一种新型的、具有良好发展前途的发电和能源综合利用方式,因此分布式发电的概念一经提出就得到了各国研究人员的广泛关注。本文论述了分布式发电的概念及种类,着重分析了分布式发电技术在我国农村电网的研究现状,讨论了中国发展分布式发电的必要性和应用前景。

关键词:农村电网 分布式发电 并网

中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)05(b)-0146-01

1 分布式发电的概念

分布式发电技术到目前为止并没有一个统一的、严格的定义,国际大型电力系统委员会(CIGRE)将分布式发电定义为“非经规划的或中央调度型的电力生产方式,通常与配电网连接,一般发电规模在50～100MW之间”。目前分布式发电(DistributedGeneration,DG)通常指的是为了满足一些特殊用户的需求,支持已有的配电网的经济运行而设计和安装的在用户处或其附近的小型发电机组(一般小于30MW),或坐落在用户附近使得负荷的供电可靠性及电能质量都得到增强,或者由于就地应用热电联产使得效率得到提高的发电形式。具有以下几个共同的特点:规模不大且分布在负荷附近;满足一些特殊用户的需求、支持已有配电网的经济运行;未经规划的或非中央调度型的电力生产方式;能源利用效率较高或利用可再生能源发电等[1]。

2 分布式发电的种类

2.1 微型燃气轮机发电技术

微型燃气轮机是目前最成熟、最有商业竞争力的分布式发电设备,具有以下四方面的优点:体积小,重量轻;建造成本和运行成本都极具竞争力;发电效率高,污染少;微型燃气轮机单独用于发电,效率可达30%,可与大型火电厂媲美;若实行热电联产,效率可提高到75%;运行维护简单。微型燃气轮机发电单元运行时既可在本地监控,也可由中心监控站来管理;当出现故障时,由于重量轻,安装快,可以马上整机替换,然后把故障机组整体运往维修中心维修[2]。

2.2 燃料电池发电技术

燃料电池的工作原理是富含氢的燃料(如天然气、甲醇)与空气中的氧气结合生成水,氢氧离子的定向移动在外电路形成电流,类似于电解水的逆过程。它并不燃烧燃料,而是通过电化学的过程将燃料的化学能转化为电能。燃料电池具有巨大的潜在优点:其副产品是热水和少量的二氧化碳,通过热电联产或联合循环综合利用热能,燃料电池的发电效率几乎是传统发电厂发电效率的二倍;排废量小(几乎为零)、清洁无污染、噪音低;安装周期短、安装位置灵活,可以省去配电系统的建设。

2.3 太阳能光伏电池发电技术

光伏发电具有不消耗燃料、不受地域限制、规模灵活、无污染、安全可靠、维护简单等优点。在美国和日本的一些地区,已经有由屋顶式光伏电池发电设备联成的PV(photovoltaic)系统与当地电网相联。白天发电的盈余倒送电网,晚间用户从电网取电,在供电企业和用户间形成了一种新型的关系。

2.4 风力发电技术

风力发电机组从能量转换角度分成两部分:风力机和发电机。风速作用在风力机的叶片上产生转矩,该转矩驱动轮毂转动,通过齿轮箱高速轴、刹车盘和联轴器再与异步发电机转子相联,从而发电运行。风力发电技术在新能源领域已经比较成熟,经济指标逐渐接近清洁煤发电。我国可利用风能十分丰富,风力发电前景广阔。

2.5 生物质能发电技术

世界上生物质资源数量庞大,形式繁多,其中包括薪柴,农林作物,尤其是为了生产能源而种植的能源作物,农业和林业残剩物,食品加工和林产品加工的下脚料,城市固体废弃物等。

生物能具备下列优点:提供低硫燃料;提供廉价能源;将有机物转化成燃料可减少环境公害(如垃圾燃料);与其他非传统性能源相比较,技术上的难题较少。

3 农村电网分布式发电技术的发展前景

在我国,随着经济建设的飞速发展,我国集中式供电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性问题不容忽视。由于各地经济发展很不平衡,对于广大经济欠发达的农村地区来说,特别是农牧地区和偏远山区,要形成一定规模的、强大的集中式供配电网需要巨额的投资和很长的时间周期,能源供应严重制约这些地区的经济发展。而分布式发电技术则刚好可以弥补集中式发电的这些局限性。在我国西北部广大农村地区风力资源十分丰富,像内蒙古已经形成了年发电量1亿kW·h的电量,除自用外,还可送往北京地区,这种无污染绿色能源可以减轻当地的环境污染。在可再生能源分布式发电系统中的除风力发电外,还有太阳能光伏电池、中小水电等都是解决我国偏远地区缺电的良好办法。因此,应引起足够的重视。

对偏远地区负荷的供电需要发展分布式发电大电网对于偏远地区的负荷不能进行供电。一种情况是负荷距离现有电力系统太遥远,输配电系统的投资太大;另一种情况是由于自然条件太恶劣,现有电力系统到用户的输电线路根本无法架设或建成后会经常出现故障。采用小水电、风力发电、太阳能光伏发电和生物质能发电的分布式发电方式是解决偏远地区的用户用电的有效方法。中国小水电资源极其丰富,可开发量约1.3亿kW,居世界首位。到2002年底,小水电装机达到3104万kW,向边远地区提供了大量廉价的电力。2003年启动的“小水电代燃料”工程,将进一步推动中国小水电的发展。中国国家计委于2002年启动的“送电下乡”工程,也是利用可再生能源发电来解决西藏、青海、四川、新疆等西部省(区)边远地区的生活用电问题。

对于广大经济欠发达的农村地区来说,特别是农牧地区和偏远山区,要形成一定规模的、强大的集中式供配电网需要巨额的投资和很长的时间周期,而且,大电网对偏远地区供电输电损耗大费用高。因此,从技术和经济的角度看,将大电网延伸到偏远山区农村常常是不合适的。而分布式发电方式的灵活等特点正好填补了大电网难以普及的市场空白,发展前景极为可观。目前,我国广大山区人民利用当地丰富的小水电资源,进行了小水电为主的农村电气化建设,全国约3亿人口主要由小水电供电。这种电力供应是偏远农村生活的必要条件,也是国家经济发展的基础。

4 结语

分布式发电在减轻环境的污染,降低终端用户的费用等方面具有一定的优势,同时又具有高效性和灵活性的特点以及满足能源可持续发展的要求。但其在我国的发展还刚刚起步,且存在不少障碍和瓶颈。与国外相比,我国许多发电技术尚处于实验室应用阶段,发电效率不高且存在许多不确定性,有些核心技术需从国外引进,这样成本将大大升高,导致电价大大提高。当分布式电网中存在对电力系统的稳定性、控制和继电保护带来较大影响的背景下,如何消除或减少其负面影响将是未来电力科技人员研究的课题。

参考文献

[1]梁振锋,杨晓萍,张娉.分布式发电技术及其在中国的发展[J].西北水电，2006.

[2]杨春风.分布式发电及其对电力系统的影响[J].牡丹江大学学报，2010.

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