分布式发电和微网(外文翻译一)

XXXXX毕业设计（论文）外文翻译

原文题目：Microgrids and Distributed Generation

译文题目：分布式发电和微网

学院名称：XXXXXX 专业班级：XXXXXX学生姓名：XXXXXX

微网和分布式发电

Robert H. Lasseter, Fellow, IEEE

Abstract : Application of individual distributed generators can cause as many problems as it may solve.

A better way to realize the emerging potential of distributed generation is to take a system approach which views generation and associated loads as a subsystem or a “microgrid”. The sources can operate in parallel to the grid or can operate in island, providing UPS services. The system will disconnect from the utility during large events (i.e. faults, voltage collapses), but may also intentionally disconnect when the quality of power from the grid falls below certain standards. Utilization of waste heat from the sources will increase total efficiency, making the project more financially attractive. University of Wisconsin Laboratory verification of microgrid control concepts are included.

CE Database subject headings: CHP, distributed generation, intentional islanding, inverters, microgrid, power vs. frequency droop, voltage vs. reactive power droop.

摘要：应用分布式发电技术造成的问题与它能解决的问题相比是一样多的。为了更好地实现分布式发电，就是将其包含的发电机组和与之关联的负载组成的系统当做子系统或微网来处理。这个微网可以并网运行或者以孤岛的方式运行，提供不间断电源。当微网发生大事件（故障、电压崩溃）或者功率因素跌落到某个标准值时，它会自动与大电网分离，从而保证大电网的稳定运行。此外利用发电时产生的余热，有利于提高整体的效率，使得项目具有更好的经济效益。美国的威斯康辛大学实验室在这方面进行了相关的实验，对微网这个概念作出了更加详细的诠释。

关键词：热电联产，分布式，孤岛模式，逆变器，微网，功率与频率衰减特性，电压与无功功率的衰减特性

1.引言

随着社会经济的发展以及技术的不断改进，人们对电能的需求提出了更高的要求。由于传统的发电模式存在效率低、能耗大以及经济效益低等诸多的问题，而新兴的技术具有低排放、低经济成本、搞经济效益等优势，分布式发电在逐渐取代原来的传统模式。与此同时，分布式发电涵盖的范围非常广，这其中包括内燃机，微型燃气轮机，燃气涡轮发电机，光伏，燃料电池和风能发电。这些新技术的应用，为电网输送更加可靠、高质量的电能提供了保障。

虽然分布式发电在美国的普及程度还没有达到显着水平，然而，这种情况正在发生迅速的改变，这让我们更加要注意这种发电方式带来的与原来的配电系统不匹配的问题。滥用分布式发电造成的问题与它当初解决的问题是一样多的。一种更好开发分布式发电潜能的方式就是将包含分布式发电机和与之关联的负载的系统当做子系统或微网来处理控制。这种方法考虑到通过当地的

调度中心调度分布式发电，从而减少或消除中心调度带来的诸多不便。在大电网受到干扰时，分布式发电机以及相应的负载能够从大电网系统中分离出来独立运行，从而保证输电网的稳定运行。分布式发电以及相应的负载以孤岛模式运行与大电网统一运行具有更高的供电可靠性。正因为单个分布式发电的模式较小，这有利于利用热负荷产生的预热，可以把这一部分的热量用来发电，这样一来，分布式发电的系统的总效率又翻了一倍。

目前，大多数的微电网是以负载与分布式电源组合的形式出现的，正是因为这种形式，微电网可以以孤岛模式运行，也可以很方便地利用热负荷的余热。解决上述问题的方案都要依靠复杂的通信和控制，通过大量的现场采集工作来实现。这篇文章的目标就是阐述一种新的、不需要复杂的控制的应用控制方式——以发电机为基础，使用得“即插即用”模式的控制方式，这种模式不需要过于复杂的通信控制方式。

随着智能电力电子接口、智能的电网断开和重新同步合闸开关等技术的发展应用，在一定程度上，降低微电网的运行成本，提高小规模的分布式发电系统（装机容量10~100KW的系统）的可靠性。我们研究工作的目标是如何更好的利用由小规模分布式发电系统带来的诸多好处，比如说利用热负荷的余热、提高更高功率的电源给负载等。就目前而言，“电网”的概念是狭义的、一成不变的，微网的概念的提出吸引了那么多的人，是因为它在原来的电网的基础上发展出来的，并不是凭空捏造的，同时微电网不需要重新设计或重新建造的原来电网系统的主体框架以及它自身具有的诸多的优势得到了快速发展。

2.新兴发电技术

分布式发电技术应用有利于促进天然气技术地进一步发展。尽管在备用状态和短期运行的方式下，仍然是以柴油为燃料的系统为主，但是就目前的形式而言，人们可以更高效率地利用天然气，同时，天然气的经济成本、环境影响更适合现在的发展趋势。

在满足经济和环境的要求的前提下，活塞式发动机技术向着改善能量密度，增加燃料利用率，减少排放的目标发展。通过更好的设计和控制燃烧的过程，天然气发动机的废气排放量得到了显著的降低。技术较为先进的稀燃天然气发动机氮化物排放量可达到50ppmv的标准，这是一个巨大的改变，但要在大部分的发动机中应用，需要使用催化剂。至于效率，我们希望达到50%，但实际上，效率约为35%，就目前而言，高效率和低排放的目标尚未实现同步。

微型燃汽轮机是一项重要的新型技术。它们机械结构简单，是一个单轴设备通过空气轴承的连接，中间连接的地方不需要任何的润滑油。它们的设计结合了可靠性较高的商业飞行器辅助动力装置和低成本的汽车增压涡轮器。发电机的转子根据工作的需要会工作在不同的转速下（通常在5万-10万转之间），这种变速操作必须要有可靠的、高性能的电力电子接口连接到电气系统。世界上，许多国家成功的使用微型燃汽轮机来发电，例如：Capstone公司发明的30kw和60kw燃气轮机产品，由欧洲制造商Bowman和Turbec两家公司制造。先进的燃烧系统，使得该系统的氮氧化物排放量小于10 ppmv，同时，也大大降低了一氧化碳的排放量。然而更大规模的燃气涡轮机、活塞式发动机以及改良型的燃气轮机会排放更多的氮氧化物。微型燃气轮机能使用天然气和一些液体燃料等不同的燃料工作，它们的工作效率大概在28-30%左右。

除此之外，还有一种新型技术——燃料电池，它是通过氢气和氧气的结合产生电能，同时排放出水蒸气的原理工作的。排放出来的氮化物和二氧化碳回归大自然后，经过大自然的某种反应，可以重新生成天然气或者产生其他燃料电池需要的气体。与微型燃气轮机相比，燃料电池具有更高的效率和更低的排放，但是目前价格比较昂贵。200KW的磷酸电池已经在商业领域得到应用，