分布式能源發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析

穆士留　李亨

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源短缺問題日顯突出，對于可再生清潔能源的利用成為了未來社會發(fā)展的必經(jīng)之路。文章探討了分布式能源發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景，首先從分布式能源發(fā)電及其特征分析出發(fā)，然后從微型電網(wǎng)和分布式能源發(fā)電控制方法兩個方面對分布式能源發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，最后對分布式能源發(fā)電的前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：分布式能源發(fā)電；可再生清潔能源；微型電網(wǎng)；能源供給；電能輸送 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM611 文章編號：1009-2374（2015）14-0005-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.003

1 分布式能源發(fā)電及其特征

1.1 分布式能源發(fā)電概念界定

分布式能源發(fā)電是指運(yùn)用多種分散性、可利用的清潔及可再生能源（諸如天陽能、地?zé)?、水能、生物能、潮汐能等）或者是結(jié)合地區(qū)特色獲取便利的化石燃料進(jìn)行供能及發(fā)電的技術(shù)。和傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)相比較，分布式能源發(fā)電具有高性能、低污染、成本低、耗損小等優(yōu)點(diǎn)。一般情況下，由于受到各方面條件的約束，分布式能源發(fā)電規(guī)模較小，與用戶鄰近，同時也可以根據(jù)電網(wǎng)的需要選擇性地進(jìn)行電能的輸送或者是通過直接的方式向周邊地區(qū)進(jìn)行負(fù)載供應(yīng)電能。

1.2 分布式能源發(fā)電的特征

分布式能源發(fā)電的節(jié)能性是指由于分布式能源發(fā)電靠近用戶端，可以最大程度上減少輸送過程中帶來的線損問題，其輸送的穩(wěn)定性也隨之提高。

分布式能源發(fā)電的環(huán)保性主要是指對有害氣體的排放（諸如一氧化碳、二氧化碳、硫化物、氮化物等）具有很大的抑制作用。原因在于分布式能源發(fā)電的原材料主要是太陽能、地?zé)?、水能、生物能、潮汐能等可再生能源以及天然氣等清潔能源。另外，跟傳統(tǒng)的發(fā)電相比，由于用戶端的鄰近使得發(fā)電電壓等級處于一個相對較低的狀態(tài)，從而分布式能源發(fā)電的電磁污染也顯得

較低。

分布式能源發(fā)電的靈活性主要體現(xiàn)在分布式能源發(fā)電系統(tǒng)采用的大部分都是小型類資源，具有投資規(guī)模和建設(shè)周期較短的特點(diǎn)，可以在最短的時間內(nèi)解決當(dāng)?shù)赜脩綦娏┎粦?yīng)求的問題，具有非常大的靈活性。

分布式能源發(fā)電的可靠性體現(xiàn)在分布式能源發(fā)電系統(tǒng)能夠和用戶電網(wǎng)密切配合，從而彌補(bǔ)了大型電網(wǎng)穩(wěn)定性相對較差的問題。在電網(wǎng)迅速擴(kuò)張建設(shè)的過程中，供電可靠性與穩(wěn)定性成為了日常監(jiān)管的難點(diǎn)與重點(diǎn)。發(fā)電規(guī)模過大直接增加了電廠和輸電干線故障發(fā)生的頻率。而分布式能源發(fā)電系統(tǒng)可以快速解決在發(fā)生電網(wǎng)崩潰或者是出現(xiàn)不可抗力因素情況下造成供電中斷的問題，保障用戶用電的穩(wěn)定。

1.3 分布式能源發(fā)電的種類

分布式能源發(fā)電的種類主要包括了生物質(zhì)功能技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、水力發(fā)電技術(shù)以及地?zé)岚l(fā)電技術(shù)。生物質(zhì)功能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在具有非常巨大的資源保障功能，能夠充分滿足我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展對電力的需求。生物質(zhì)功能技術(shù)能源的來源主要包括：（1）廢棄物物質(zhì)，例如農(nóng)作物廢料、林業(yè)廢料、牲畜家禽糞便、生活垃圾等；（2）一種專門運(yùn)用于能源產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)而種植的能源植物，例如麻風(fēng)樹、桉樹等；（3）農(nóng)產(chǎn)品生物質(zhì)，主要指農(nóng)林原材料及

糧食。

風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是最成熟、最具有潛力以及最現(xiàn)代商業(yè)化前景發(fā)展的發(fā)電方式之一。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要是通過風(fēng)能發(fā)電阻將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能來實(shí)現(xiàn)發(fā)電過程。主要的機(jī)械構(gòu)造包括風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)。由于風(fēng)能具有非常大的不可控性，因此如何實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的輸出功率調(diào)節(jié)是保障風(fēng)力發(fā)電效率的關(guān)鍵。

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要是利用光伏電池將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，具有不受地域限制、建設(shè)規(guī)模靈活、零污染、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于太陽能光伏發(fā)電建設(shè)成本很高，在實(shí)際生活中普及程度不高。隨著科技的不斷進(jìn)步，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將成為未來具有絕對競爭力的發(fā)電技術(shù)。

水力發(fā)電技術(shù)在我國運(yùn)用的歷史很早，主要還是歸結(jié)于我國豐富的水資源，是一種可再生的清潔能源。依靠河流流量及落差為主要動力方式，借助于機(jī)械設(shè)備完成水能向電能的轉(zhuǎn)換。水力發(fā)電技術(shù)具有啟動快、可調(diào)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了當(dāng)前小型發(fā)電廠發(fā)展的主要方向。

地?zé)岚l(fā)電技術(shù)是利用地下熱水和熱蒸汽為主要動力源的一種較為新型的發(fā)電技術(shù)，基本原理跟火力發(fā)電技術(shù)類似，將地?zé)崮苻D(zhuǎn)換成機(jī)械能，然后在實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為電能。相比于風(fēng)能、太陽能燈清潔能源發(fā)電技術(shù)，地?zé)岚l(fā)電技術(shù)不受天氣、季節(jié)變化的影響，具有非常高的穩(wěn)定性、持續(xù)性。從目前地?zé)岚l(fā)電技術(shù)在我國的運(yùn)用來看，我國對地?zé)崮艿拈_發(fā)和利用并沒有得到足夠的重視，但是其未來發(fā)展的前景也是相當(dāng)可觀的。

2 分布式能源發(fā)電的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 微型電網(wǎng)

微型電網(wǎng)也稱為微網(wǎng)，是為了配電系統(tǒng)服務(wù)而出現(xiàn)的，可以在并網(wǎng)模式和孤島模式中進(jìn)行平穩(wěn)轉(zhuǎn)換。不僅可以降低分布式能源發(fā)電單元對主電網(wǎng)帶來的多種負(fù)面影響，同時還可以保障各個發(fā)電單元更好的發(fā)揮出積極的輔助性作用。微型電網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：（1）微型電網(wǎng)提供的應(yīng)用分布式發(fā)電有效集成單元方式，可以繼承和擁有以往分布式能源發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時的所有優(yōu)點(diǎn)；（2）微型電網(wǎng)作為一個獨(dú)立的整體，不會對已有的公用電網(wǎng)安全造成負(fù)面影響，也不會改變公用電網(wǎng)的運(yùn)行方式；（3）微型電網(wǎng)在控制方式上非常靈活，對于分布式能源發(fā)電單元可以實(shí)現(xiàn)隨時接入和斷開，可以提供即插即用技術(shù)；（4）微型電網(wǎng)在進(jìn)行孤島模式時，即使上級網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)的故障也可以繼續(xù)運(yùn)行當(dāng)前的供電模式，保障供電的穩(wěn)定性。

2.2 分布式能源發(fā)電控制方法

分布式能源發(fā)電控制方法包括基于電力電子技術(shù)的控制方法、基于多代理的控制方法。其中，在基于電力電子技術(shù)的控制方法下，分布式能源并網(wǎng)只需要通過電力電子器件將發(fā)電單元借助于合理的控制策略，就可以實(shí)現(xiàn)電能上網(wǎng)操作。與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的控制理念相比較，基于電力電子技術(shù)的控制方法在含有能量管理的控制理念上具有非常大的優(yōu)勢。

基于多代理的控制方法可以促進(jìn)風(fēng)光互補(bǔ)混合發(fā)電系統(tǒng)的電壓優(yōu)化控制協(xié)調(diào)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，從而保障發(fā)電電壓的可靠與穩(wěn)定，最終保障供電的平穩(wěn)。一般情況下，基于多代理的控制系統(tǒng)主要由控制代理、數(shù)據(jù)庫代理、發(fā)電單元代理以及用戶代理等方面構(gòu)成。

3 分布式能源發(fā)電的前景展望

結(jié)合我國當(dāng)前分布式能源發(fā)電的具體運(yùn)用情況來看，有必要多學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)來科學(xué)地規(guī)劃我國分布式能源發(fā)電的發(fā)展方面。例如，丹麥的第一家熱電聯(lián)產(chǎn)工廠早在1903年就開始運(yùn)行，為65%之多的丹麥居民提供了社區(qū)電能和供熱。分布式能源發(fā)電運(yùn)用到我國甚至是世界電網(wǎng)中仍然是未來的一個基本發(fā)展方向，能夠充分解決環(huán)境污染、能源短缺的問題，同時也可以解決全球性的氣候變化難題。為此，在能源越來越緊缺的背景下，實(shí)現(xiàn)分布式能源供給、采用清潔可再生能源應(yīng)該得到高度的重視，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的健康、可持續(xù)

發(fā)展。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）