分布式发电与微电网技术.ppt
智能微电网技术与实验系统完整版课件全套ppt教程最新
（3）分布式发电的接地方案及相应的保护应与配电网原有的方式相协 调。 (4)容量达到一定大小（如几百KVA至1MVA）的分布式发电，应将其连 接处的有功功率、无功功率的输出量和连接状态等方面的信息传给配电 网的控制调度中心。
(5)分布式发电应配备继电器，以使其能检测何时应与电力系统解列， 并在条件允许时以孤岛方式运行。
②内燃机：内燃机是通过在热功转换空间内部的燃烧过程将燃料中的化 学能转变为热能，并通过一定的机构使之再转化为机械功的一种热力发 动机。内燃机发电的工作原理是将燃料与压缩空气混合，点火燃烧，使 其推动活塞做功，通过气缸连杆和曲轴驱动发电机发电。由于较低的初 期投资，在容量低于5MW的发电系统，柴油发电机占据了主导地位。 然而随着对排放的要求越来越高，天然气内燃机市场占有量不断提升， 其性能也在逐步提高。在效率方面，相同跑量和转速条件下，柴油发电 机有较高的压缩比，因而具有更高的发电效率。 ③微燃机：微燃机是指发电功率在几百千瓦以内（通常为100～200kW 以下），以天然气、甲烷、汽油、柴油为燃料的小功率燃气轮机。微燃 机由径流式叶轮机械、单筒形燃烧室和回热器构成，可分为单轴型和分 轴型两种。
安全分析（Security Analysis）
智能电表 远程抄表系统 负荷监测系统 无功补偿系统
分布式微能源 能量管理系统
输配电系统
用户负载
智能微电网
3
第一章 概述
发展微电网的意义
4
第一章 概述
市场化前景
5
第一章 概述
微电网技术已取得了一定的理论和应用成果，但在诸 如微电网的运行与控制、微电网电能质量、微电网保护以 及微电网的接入标准等方面仍存在很多问题和不足。因此， 进一步深入推进微电网技术的研究和开发应用必须发展微 电网新技术，如大容量的多级混合微电网技术、智能微电 网技术、微电网的多代理控制技术、面向整个微电网系统 的各种仿真和应用工具软件及微电网多方向潮流交换的高 智能型继电保护技术等。
分布式发电与微电网
分布式发电与微电网一、分布式发电分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想发生，它具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，是未来电力系统的重要发展趋势之一。
（一）分布式发电的基本概念分布式发电目前尚未有统一定义，一般认为，分布式发电（Distributed Generation, DG）指为满足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。
分布式电源（Distributed Resource, DG）指分布式发电与储能装置（Energy Storage，ES）的联合系统（DR=DG+ES）。
它们规模一般不大，通常为几十千瓦至几十兆瓦，所用的能源包括天然气（含煤气层、沼气）、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；而储能装置主要为蓄电池，还可能采用超级电容、飞轮储能等。
此外，为了提高能源的利用效率，同时降低成本往往采用冷、热、电联供（Combined Cooling、Heat and Power, CCHP）的方式或热电联产（Combined Heat and Power, CHP 或Co-generation）的方式。
因此，国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源（Distributed Energy Resource, DER）系统，而将包含分布式能源在内是电力系统称为分布式能源电力系统。
由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁和可再生能源。
未来分布式能源系统是应用将会越来越广泛。
分布式发电直接接入配电系统（380V或10kV配电系统，一般低于66kV电压等级）并网运行较为多见，但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联，形成独立供电系统（Stand-alone System），或形成所谓的孤岛运行方式（Islanding Operation Mode）。
采用并网方式运行，一般不需要储能系统，但采取独立（无电网孤岛）运行方式时，为保持小型供电系统的频率和电压稳定，储能系统往往是必不可少的。
分布式光伏发电技术与微电网
PQ Analyze 分析软件 主机 电源线
电能质量图例
电压跌落
20 15 10 5 0 -5 1 -10 -15 -20 47 93 139 185 231 277 323 369 415 461 507
电压上升
电压波动
谐波
2.3 储能装置
分布式发电系统要求配备存储功能，通过自身的存储，来平抑自身 发电用电的错峰错谷现象。 电力是高品位、洁净的二次能源，比其他类型的动力更为通用，并 能高效地转换为其他形式，诸如能以近乎100%的效率转换为机械能或 者热能。然而，热能、机械能却不能以如此高的效率转换为电能。 电力的缺点是不易大规模储存，或者说电力储存的代价不菲。对于 几乎所有在使用的电能，其耗电量即为发电量，如果姑且不说输配电及 用电损耗的话。这对于传统电厂并无困难，不过是其燃料消耗量随着负 载需求而连续变化。但对光伏发电和风力发电等间隙性电源，就不能随 时、全时满足负荷需求。因此，储能成为一个必备的特征以配合这类发 电系统，尤其对独立光伏发电系统和离网型风机而言。储能，它能够显 著改善负荷的可用性，而且对电力系统的能量管理、安全稳定运行、电 能质量控制等均有重要意义。
IEC 61727 推荐的逆变器畸变率限制值
奇次谐波 3～9 11～15 17～21 23～33 偶次谐波 2～8 10～32 畸变限制值 <4.0% <2.0% <1.5% <0.6% 畸变限制值 <1.0% <0.5%
电压波动 引起电压波动的原因： （1）光伏电站出力变化 （2）电站电气系统 大量光伏电站接入在配网的终端或馈线末端，由于存 在反向的潮流，光伏电站电流通过馈线阻抗产生的压降将 使沿馈线的各负荷节点处电压被抬高，可能会导致一些负 荷节点的电压越限。 另外，光伏电站输出电流的变化也会引起电压波动， 当光伏发电站容量较大时，这将加剧电压的波动，可能引 起电压/无功调节装置的频繁动作，加大配电网电压的调 整难度。
微电网中的分布式光伏发电技术
对策 [J]. 通信电源技术 ,2013,30(2). [9]Morozumi, Satoshi. Micro-grid Demonstration Projects
in Japan[C]. Power Conversion Conference-nagoya. IEEE, 2007:635-642. [10]Lee J, Guo J, Choi J K, et al. Distributed Energy Trading in Microgrids: A Game-Theoretic Model and Its Equilibrium Analysis[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2015, 62(6):3524-3533. [11]Matamoros J, Gregoratti D, Dohler M . Microgrids energy trading in islanding mode[C]. Smart Grid Communications (Smart Grid Comm), 2012 IEEE Third International Conference on.IEEE, 2012. [12]Kim B G, Ren S, Schaar M V D, et al. Tiered billing scheme for residential load scheduling with bidirectional energy trading[C]. Computer Communications Workshops. IEEE, 2013: 363-368. [13]MondalA, Misra S. Game-theoretic energy trading network topology control for electric vehicles in mobile smart grid[J]. Networks Iet, 2015, 4(4):220-228.
分布式发电与微电网
分布式发电与微电网一、分布式发电分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源的理想发生，它具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点,可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑,是未来电力系统的重要发展趋势之一.（一）分布式发电的基本概念分布式发电目前尚未有统一定义，一般认为，分布式发电(Distributed Generation，DG)指为满足终端用户的特殊要求、接在用户侧附近大的小型发电系统。
分布式电源（Distributed Resource, DG）指分布式发电与储能装置（Energy Storage，ES）的联合系统（DR=DG+ES）.它们规模一般不大，通常为几十千瓦至几十兆瓦,所用的能源包括天然气(含煤气层、沼气）、太阳能、生物质能、氢能、风能、小水电等洁净能源或可再生能源；而储能装置主要为蓄电池，还可能采用超级电容、飞轮储能等。
此外，为了提高能源的利用效率，同时降低成本往往采用冷、热、电联供(Combined Cooling、Heat and Power, CCHP）的方式或热电联产（Combined Heat and Power, CHP 或Co—generation）的方式。
因此，国内外也常常将冷、热、电等各种能源一起供应的系统称为分布式能源(Distributed Energy Resource, DER)系统,而将包含分布式能源在内是电力系统称为分布式能源电力系统。
由于能够大幅提高能源利用效率、节能、多样化地利用各种清洁和可再生能源。
未来分布式能源系统是应用将会越来越广泛。
分布式发电直接接入配电系统(380V或10kV配电系统,一般低于66kV电压等级）并网运行较为多见,但也有直接向负荷供电而不与电力系统相联，形成独立供电系统（Stand-alone System)，或形成所谓的孤岛运行方式（Islanding Operation Mode）。
采用并网方式运行，一般不需要储能系统，但采取独立（无电网孤岛）运行方式时,为保持小型供电系统的频率和电压稳定,储能系统往往是必不可少的。
分布式发电与储能技术ppt课件
微型电网（Micro-Grid，简称微网）
ppt课件
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分布式发电与微型电网
电气技术前沿
2009年3月26日至27日，在国网电力科学研 究
院召开的“微网技术体系研究”第一次工作会 议将微网定义为：
-能源利用效率高 通过不同循环的有机整合，可以克服冷、热能无法远距离传 输的困难，实现电、冷、热三联产，达到能源的梯级利用。
ppt课件
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分布式发电的优点
电气技术前沿
（2）投资风险：
可避免或推迟增加新的发电和输电线路，减少土地占用，降低 大型电站建设投资风险。
（3）安全及可靠性：
在电网崩溃或意外灾害（战争、台风、地震、恐怖活动等）的 情况下，维持重要用户的供电。 也可满足特殊场合的需求，如大型集会或庆典，安排处于热 备用状态的移动分散式发电车，能极大提高供电可靠性。
❖ 减少配电网投资，因为分布式发电装置直接装在用户侧， 可减少输配电设备的投资，还可减少输送电的损耗，降低 成本，对于用户来说，电价也会相对便宜。
❖ 新建集中式发电厂和远距离输电线的需求将减少或推迟。 新增负荷相当大的部分将由分布式发电来满足，集中电力 系统负荷减少。
❖ DG的削峰填谷、平衡负荷作用，使现有发电输电设备的备 用减少，利用率提高。
❖ 分布式发电(Distributed Generation 或 Dispersed Generation， 简称DG)或嵌入式发电（Embedded Generation)
❖ 其概念有多种说法:
√ 靠近用户侧，而非集中的发电厂，向用户提供电力的任何小 规模的发电技术，可与中、低压配电系统互联，也可不互联。
电力系统中的分布式发电与微电网技术
电力系统中的分布式发电与微电网技术在当今能源需求不断增长和环境保护日益受到重视的背景下，电力系统中的分布式发电与微电网技术正逐渐成为能源领域的热门话题。
这两项技术的发展和应用，为解决能源供应的可靠性、可持续性以及能源效率等问题提供了新的思路和方法。
分布式发电，简单来说，就是将小型的发电装置分散地布置在用户附近，实现就地发电、就地使用。
这些发电装置可以包括太阳能光伏发电、风力发电、小型燃气轮机发电等多种形式。
与传统的集中式发电方式相比，分布式发电具有许多显著的优点。
首先，分布式发电能够有效地减少输电过程中的能量损耗。
由于发电设备靠近用户，电能传输的距离大大缩短，从而降低了线路电阻带来的能量损失。
这不仅提高了能源的利用效率，还降低了对输电线路的投资和维护成本。
其次，分布式发电能够提高电力系统的可靠性和稳定性。
在传统的集中式供电模式中，如果大型发电厂出现故障或者输电线路受到破坏，可能会导致大面积停电。
而分布式发电系统分布广泛，即使部分发电设备出现问题，也不会对整个电力系统造成太大的影响。
此外，分布式发电还可以作为备用电源，在紧急情况下为重要用户提供电力保障。
再者，分布式发电有利于促进可再生能源的利用。
太阳能、风能等可再生能源具有分布广泛、清洁环保的特点，但由于其能量密度较低、间歇性强等原因，在大规模集中式开发中面临诸多困难。
而分布式发电模式可以充分利用这些可再生能源的分散性和随机性，实现就地开发、就地消纳，为可再生能源的广泛应用创造了条件。
然而，分布式发电也存在一些问题和挑战。
由于分布式电源的容量较小、输出功率不稳定，其接入电网可能会对电力系统的电能质量、电压稳定性等方面产生不利影响。
此外，分布式发电的管理和调度也相对复杂，需要建立有效的协调控制机制，以确保其与电网的安全稳定运行。
为了更好地整合和管理分布式发电资源，微电网技术应运而生。
微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷等组成的一个小型发配电系统，它既可以与外部电网并网运行，也可以独立运行。
分布式发电与微电网技术
Transmission Network
House
Distribution Network
Factory
Commercial building
一、分布式发电
分布式发电的基本概念 发展分布式发电系统的意义 分布式发电技术 分布式发电与并网技术 分布式发电技术的研发重点与应用前景
一、分布式发电
风力发电系统主要类型：
（1）恒速恒频风力发电机系统（小容量）
（2）变速恒频双馈感应发电机系统（大容量）
双馈感应发电机
Us
Is
齿轮箱
Ur
Ir
Ic
电网
风力机
变频器
齿轮箱 风力机
异步发电机
电网
并联电容器
Us Is
Uc Ic
同步发电机
变频器
电网
风力机
（3）永磁直驱的同步发电机系统（大容量）
一、分布式发电
分布式发电技术
靠性。此可以降低网损。
一、分布式发电
分布式发电技术
燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术 光伏(Photo-Voltaic，PV)发电技术 燃料电池(FuelCell)发电技术 生物质(Biomass)发电技术 风力发电技术 分布式储能技术
一、分布式发电
分布式发电技术
燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术
独立运行
并网运行
光伏发电系统示意图
一、分布式发电
分布式发电技术
燃料电池(FuelCell)发电技术
燃料电池主要包括碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、 磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池。
一、分布式发电
分布式发电技术
燃料电池(FuelCell)发电技术
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独立运行
光伏发电系统示意图
一、分布式发电
分布式发电技术
燃料电池(FuelCell)发电技术
燃料电池主要包括碱性燃料电池、质子交换膜燃料电池、 磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池。
一、分布式发电
分布式发电技术
燃料电池(FuelCell)发电技术
燃料电池的分类及特性
一、分布式发电
燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术是以天然气、煤层 气 或 沼 气 等 为 常 用 燃 料 ， 以 燃 气 轮 机 (Gas Turbine 或 Combustion Turbine) 、 内 燃 机 (Gas Engine 或 Internal Combustion Reciprocaring Engines) 和 微 燃 机 (MicroTurbine)等为发电动力的发电系统。
分布式发电目前尚未有统一定义，一般认为，分布 式发电(Distributed Generation，DG)指为满足终端用 户的特殊需求、接在用户侧附近的小型发电系统。
分布式电源(Distributed Resource，DR)是指分布 式发电与储能装置(Energy Storage，ES)的联合系统 (DR=DG+ES)。它们的规模一般不大，通常为几十千瓦到 几十兆瓦，所用的能源包括天然气(含煤层气、沼气等)、 太阳能、生物质能、氧能、风能、小水电等洁净能源或 可再生能源；而储能装置主要为蓄电池，还可能采用超 级电容器、飞轮储能等。
燃气轮机
内燃机
内微燃机
一、分布式发电
分布式发电技术
光伏(Photo-Voltaic，PV)发电技术
光伏发电技术是一种将太阳光辐射能通过光伏效应、经光伏电池直接
转换为电能的发电技术，它向负荷直接提供直流电或经逆变器将直流
电转变成交流电供人们使用。光伏发电系统换、控制与保护以及能量
储存等环节。
并网运行
Transmission Network
House
Distribution Network
Factory
Commercial building
一、分布式发电
分布式发电的基本概念 发展分布式发电系统的意义 分布式发电技术 分布式发电与并网技术 分布式发电技术的研发重点与应用前景
一、分布式发电
分布式发电的基本概念
靠性。此可以降低网损。
一、分布式发电
分布式发电技术
燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术 光伏(Photo-Voltaic，PV)发电技术 燃料电池(FuelCell)发电技术 生物质(Biomass)发电技术 风力发电技术 分布式储能技术
一、分布式发电
分布式发电技术
燃气轮机、内燃机、微燃机发电技术
分布式发电 与
微电网技术
一、分布式发电
分布式发电技术是充分开发和利用可再生能源 的理想方式，它具有投资小、清沽环保、供电可 靠和发电方式灵活等优点，可以对未来大电网提 供有力补充和有效支撑，是未来电力系统的重要 发展趋势之。
一、分布式发电
当前的电网
Centra高度集成的 网络管理
发电共同构成的联合发电系统。
（1）恒速恒频风力发电机系统（小容量）
（2）变速恒频双馈感应发电机系统（大容量）
双馈感应发电机
Us
Is
齿轮箱
Ur
Ir
Ic
电网
风力机
变频器
齿轮箱 风力机
异步发电机
电网
并联电容器
Us Is
Uc Ic
同步发电机
变频器
电网
风力机
（3）永磁直驱的同步发电机系统（大容量）
一、分布式发电
分布式发电技术
分布式储能技术
当分布式发电以独立或孤岛方式运行时，储能系统是必不可少的， 因此电能储存技术和设备正越来越多受到人们的关注。分布式储能技术 主要包括蓄电池、飞轮、超级电容器、电动汽车等。另外，还有利用电 加热蓄热砖或蓄热水的蓄热储能，以及制冰及冷水的蓄冷储能等。
一、分布式发电
分布式发电系统的意义
当有大些电分网布出式现电大源面，积如停
经济性 环保效益 能源利用的多样性 调峰作用 安全性和可靠性 边远地区的供电
电以事天故采然时用气，天或具然沼有气气特作为殊燃燃设料料计或的的 分内以布燃式氢由机发能于等电、分，系太布发统阳电式仍能后发能、工电保风质可持能的要 保余利为持热用正能可多常源夏许用种运，季多来能行和可边制源。冬减远热，虽季及少、如然往农有制洁有往村害冷净些是、物，分 布问实能(而(放式题电时海难氢N现源提O发总(力如岛以)X能可(、和高电量负采地从天源能利S可系，荷用区然大O的因用X再统减的以远气电、梯泵效由生高天轻)离网C级、率0站于能峰然环大直2利等新(停燃期气源保可电接用)能电料为，(达压网的向，源生而供燃此6，力排从0应使。 天％物大燃料其～质量气的供9能0的供燃电％、就气应，)风。轮近中采能此机供用断和外等电光)太，或冷减伏由阳辅、少发于能机热了分的、 供布等大电电电式)问容三、，发题量联小并电，、供型同的在电远风时装大系距力机为电统离发容用网，、电量户故不高和一提障断压般时 也较供输会可生小冷暂电解物，、时线决质其热停的冬发一、止、建电次电运夏设的性等行季，独投多，的也立资种但供发减的能由热少成于 其本源了系与电费应统高供用系用比压冷较统方较输低的是式简，需电一，单建要线种对，设，的优节周易同线选约期于时路的能短再能走，启 动投源廊，够方资具有和提法风有利相。供险重于应电小要大力的，意电峰征投义力荷地资。系，面回统起积报在到，率大 面高减积调。停少峰靠电了的近后作对用的用线户黑。路侧启下安动树装，术能因的够此 可实砍以现伐提就。高近供供电电的、安供全热性，和因可
分布式发电技术
生物质(Biomass)发电技术
生物质发电系统是以生物质能为能源的发电工程总称，包括沼气发电 、薪柴发电、农作物秸秆发电、工业有机废料和垃圾焚烧发电等，这类发 电的规模和特点受生物质能资源的制约。可用于转化为能源的主要生物质 能资源包括薪柴、农作物秸秆、人畜粪便、酿造废料、生活和工业的有机 废水及有机垃圾等。
生物质发电系统工艺流程
一、分布式发电
分布式发电技术
风力发电技术
风力发电我国系自统2主0世要纪类50型年：代开始发展风力发电，最初是用于农村和牧区的家庭自用
小风力发电机，之后在新疆、内蒙古、吉林、辽宁等省区建立了一些容量在10kW以下
的小型风电场，还在西藏、青海等地建立了一些由小型风力发电、光伏发电和柴油机