浅谈分布式发电技术

摘要： 分布式发电技术可以提高电力系统的可靠性和灵活性，解决能源危机；介绍分布式发电系统的基本概况；简要提到几种分布式发电技术；分析分布式发电的前景。

关键词： 分布式发电；基本概括；几种分布式发电技术；分布式发电前景

中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0720028－01

集中化、规模化发电是目前电能生产的主要方式，提供了全世界绝大部分的电力负荷供电。但其本身也存在一些难以解决的问题：① 不能灵活地跟踪负荷变化，如夏季空调负荷的激增导致负荷供应不足，而为了这种短时峰值负荷建设发输电设施利用率极低，经济方面得不偿失；② 大型互联电力系统中，电力系统越庞大，事故（如雷击）发生概率越高，且局部事故容易扩散，导致大面积停电。而这些都是提高电网运行稳定性所不允许的。分布式发电（Distributed Genneration，DG）是通过规模不大（数千瓦至几十兆瓦），布置在用户附近的发电设施来实现经济、高效、可靠的发电方式。发展分布式发电技术，使之与大电网并网运行，能够节省投资、降低能耗、提高电力系统的可靠性和灵活性等。同时，诸如太阳能、风能、地热能等可再生能源具有分散性、多样性，利用这些新能源的发电技术多是各种小容量、分散布置的发电技术，因此分布式发电系统成为可再生能源发电的必然网络结构，发展基于可再生能源的分布式发电系统是解决能源危机的重要途径之一。

1 分布式发电系统基本概况

美国于1978年在《公共事业管理政策法》中将DG定义为：为满足特定用户需要或支持现有配电网的经济运行，以分散方式布置在用户附近，发电功率为几kW～50MW的小型模块式且与环境兼容的独立电源。对于电力系统和用户而言，DG可以作为备用发电容量、削峰容量，也可以承担系统的基本负荷。对电力系统的运行，DG可起到电压自动调节、电压稳定、系统稳定电气设备热起动和旋转动能贮备等作用。分布式发电技术包括光微型涡轮机发电、内燃机发电、光伏发电、风力发电、燃料电池发电、储能装置等技术。根据所使用的一次能源类型，DG可分为化石燃料发电（如内燃机等）、电化学装置发电（如燃料电池等）和可再生能源（如风力发电、光伏发电、太阳热发电等）发电三种类型。分布式发电机单机容量一般在10MW以下。DG技术的应用对开发可再生能源起着促进作用，有利于减少环境污染，是非常清洁的发电方式，可以建立在居民区和商业中心。

2 几种主要的分布式发电技术

2.1 热电联产

传统电厂将燃料转换为电能后，往往抛弃了大量多余的热能。由于分布式发电具有与负荷相适应的规模与位置，能够合理经济地回收这些热能，用户需利用自身设备内或附近的组合式热电联产（Combined Heat and Power，CHP）系统就能同时获得热能和电能。在技术上，热动联产既能满足能量供应，还具有低成本、高生产率等优点。根据容量的大小，热电联产机组可分为两类，一类是用于区域公共供热的或企业自备的热电联产发电厂，简称热电厂；另一类则是用于建筑设施、医院、商场的小型热电联产机组，简称小型热电机组。目前应用的小型热电机组主要有内燃机与微型燃气轮机两种。

2.2 光伏发电

光伏（Photovoltaic，PV）发电系统直接将太阳能转变为电能，不需要热力发动机，其输出功率范围为微瓦级到兆瓦级。发电装置由固态半导体电子器件组成，重量轻，采用模块化的结构，所以光伏系统适用于其他分布式发电技术不能实现的环境（如安装于居民建筑物上），但缺点是投资大，成本太高。近年来，随着光伏电池成本的下降以及对可再生能源利用的重视，光伏发电也开始用于并网运行。特别是嵌入到建筑物顶上的光伏发电系统，可直接连到用户的低压电网上去使总体造价降低，具有广阔的应用前景。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系统与当地电网相联。

2.3 燃料电池

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化为电能的装置。按电解质的性质可将燃料电池分为许多类：聚合电解质膜电池、碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、固体电解质燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池等。其能量转化效率可达40%至60%，有害废物排放可以忽略，运行时无噪声，可直接安装在居民区。由于其所具有的特点，以及起容量上的可塑性、高效率和模块化设计，使之特别适合在分布式发电系统中应用。但燃料电池要广泛应用到分布式发电系统中仍有很多挑战和技术问题需要克服，如生产以氢为燃料的燃料电池，如何通过增加起制造容量来减少其发电费用。

2.4 风力发电

风力发电是利用风力发电机组将风能转化为机械能，再转化为电能的一种发电方式。风力发电机的主要组成部分为支撑塔、风力涡轮、调相装置、齿轮箱、发电机以及速度测量和控制装置等。风力发电的运行方式主要有两种：① 独立运行的供电系统，解决规模小的社区用电问题；② 作为常规电网的电源，与电网并联运行。虽然风电技术难度高，成本高，受风的影响很不稳定等问题比较突出，但由于风能是一种可以加以利用的可再生能源清洁无污染，不产生有害气体和废弃物，因此风力发电越来越受到世界各过的重视。

2.5 其他形式的分布式发电技术

如地热发电、潮汐发电、生物质能发电等随着分布式发电电网的发展，技术越来越成熟，也将发挥越来越重要的作用。

3 我国可再生能源发展战略与DG的前景

为积极应对全球气候变暖、常规能源紧张等突出环境问题，我国政府出台的可再生能源发展战略，具体定位是：2010年前后，可再生能源争取占到能源消费的10%左右，战略定位是补充能源；2020年前后，可再生能源占到能源消费的15%左右，战略定位是替代能源；2030年前后，可再生能源占到能源消费的25%左右，战略定位是主流能源；2050年前后，可再生能源占到能源消费的40%左右，战略定位是主导能源。由于DG是利用可再生能源发电的最佳形式，由此可以预见，不同种类的DG技术如风电、光伏发电、燃料电池等将在全国范围内获得巨大发展，电力系统中将会有数量庞大的DG并入电网运行。

参考文献：

[1]殷桂梁、杨丽君等，《分布式发电技术》，机械工业出版社，2008年1月.

[2]王立乔、孙孝峰，《分布式发电系统中的光伏发电技术》，机械工业出版社，2010年9月.

[3]高厚磊、田佳等，能源开发新技术——分布式发电，山东大学大学工业报，2009年10月.

作者简介：

万利（1990-），男，汉族，四川井研人，四川大学电气信息学院电气工程及其自动化专业2008级；陶文彪（1989-），男，汉族，山西阳泉人，四川大学电气信息学院电气工程及其自动化专业2008级。

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