什么叫分布式发电?分布式发电有哪些特点?
目前几种主要的分布式发电形式及特点:生物质发电:生物质发电是利用生物质,例如:秸秆、垃圾、沼气、农林废弃物等,直接燃烧将生物质能转化为电能的一种发电方式。它是一种可再生能源发电,其发电成本低,容易控制,环保综合利用效果好。但电能转换的效率低,生物质燃料的获取、存储和稳定的供给较困难。生物质发电的容量和规模受到限制。燃料电池发电:燃料电池是一种在恒温状态下,直接将存储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。其优点是:效率高、能快速跟踪负荷的变化、清洁无污染、占地少。微型燃气轮机发电:以天然气、甲l烷、汽油、柴油为燃料的超小型燃气轮机发电技术。其发电效率较高且体积小、质量轻、污染小、运行维护简单。
分布式能源是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅,利用一切可以利用的资源;二次能源以分布在用户端的热电冷(植)联产为主,其他中央能源供应系统为辅,实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用,并通过中央能源供应系统提供支持和补充;在环境保护上,将部分污染分散化、资源化,争取实现适度排放的目标;在管理体系上,依托智能信息化技术实现现场无人职守,通过社会化服务体系提供设计、安装、运行、维修一体化保障;各系统在低压电网和冷、热水管道上进行就近支援,互保能源供应的可靠。分布式能源实现多系统优化,将电力、热力、制冷与蓄能技术结合,实现多系统能源容错,将每一系统的冗余限制在最低状态,利用效率发挥到最大状态,以达到节约资金的目的。
一、太阳能发电
1.太阳光伏发电
太阳光伏发电是一种利用固体(半导体)的光生伏打效应,把光能直接变为电能的发电方式。太阳光伏发电系统由太阳电池板、蓄电池和控制器三部分组成。随着太阳能电池成本的不断降低(到2020年,预测造价约为每千瓦4000美元),太阳光伏发电将呈现出良好的发展前景。
2.太阳能-蒸汽循环发电
该发电系统由集热器、蓄热器和汽轮发电机组所组成。太阳辐射能被定日镜反射后被集热器(锅炉)所吸收。集热器中传热介质(水或有机介质、金属钠)吸热而汽化,蒸汽进入汽轮机组作功发电并将电能输入电网。为保证电站工作稳定,还需设有蓄热器,以供阴云蔽日或阳光不足的傍晚使用。
目前这类太阳能热动力发电系统的总效率可达15%-20%,最高工作温度500℃(水,有机介质)或1000℃(液态钠)。
二、燃料电池和微型燃气轮机复合系统
燃气轮机作为能源利用的前置级,其排气用来加热进入燃料电池的空气和燃料。燃料电池是固体氧化物,工作温度700-1000℃,用天然气或甲烷作燃料。
该燃料电池和微型燃气轮机复合供电系统具有下列优点:可以在无电力供应的地区使用;系统可保持自稳定运行;启动方便、快捷;SO2 和NO2 的排放量很少,是一种很有发展前景的分布式能源系统。
三、地热发电
地热发电是高温地热利用最重要的方式。根据地热流体的热量参数和性状,可以有两种不同的发电形式。
1.蒸汽型地热发电站
蒸汽型地热发电站是把高温地热蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电。在引入之前,先要把地热蒸汽中的水滴、砂粒与岩屑分离和清除干净。
近年来,另一类也是未来地热能的主体——干热岩发电正在试验之中。在这类地热电站中,人为地将水灌入地下深层的高温热岩层中加热蒸发,再将产生的蒸汽引向地面的蒸汽轮机组。由于深层地热开采的技术难度很大,这种发电方式近期内还无法进入实用阶段,但前景很好。
2.热水型地热发电
热水型地热发电是当前地热发电的主要方式。目前已采用的循环有两种,它们是:
高压热水从地热井中抽至地面闪蒸锅炉内,由于压力突然降低,热水会发生沸腾,闪蒸出蒸汽。蒸汽进入汽轮发电机组作功发电。闪蒸后剩下的热水以及汽轮机中的凝结水可以供给其他热用户利用。利用后的热水再回灌到地层内。这种系统适合于地热水质较好且不凝气体含量较少的地热资源。
(2)双循环地热发电系统
地热水经换热器(锅炉),加热低沸点的工作介质(如氟里昂),使之产生蒸汽,蒸汽进入汽轮发电机组作功发电,凝结水再回到换热器循环使用。经过换热器的地热水再回流到地层。这种系统适合于含盐量大,腐蚀性强和不凝气体含量较高的地热资源。
我国的地热资源主要集中在西藏、云南、福建等省。
四、生物质能
生物质是指由植物光合作用而产生的有机物质。光合作用将太阳能转换为化学能而存储于生物质中。所以生物质能实际上是物质所具有的化学能。据测算,地球上每年由光合作用而生成的生物质能达到3×1021 J,它在分布式能源中占有重要的份额。
生物质能的利用与转换,除了效率较低的直接燃烧提供热能以外,主要是通过生物转换(微生物发酵)和化学转换(热解与气化)将生物质变成液体燃料(甲醇、乙醇)、气体燃料(甲烷)或固体燃料(焦炭)。醇类液体燃料和甲烷气既可以作为发电厂的燃料,又可以作为燃料电池的燃料,从而实现生物质能的动力利用。由于生物质能量多面广且各地都存在,所以生物质能的开发利用对分布式能源系统的发展有重大意义。
五、风力发电
风是太阳辐射引起的大气对流运动。地球上可利用的风能为2×107 MW,特别是在临海地区和内陆山口地区,风力资源十分集中。
发电是风能利用的主要形式。风力发电机既可单独供电,也可与其他发电方式(如柴油机发电、微型燃气轮机等)复合,向一个单位或一个地区供电,或者将电力并入常规电网运行。我国西部地区风力资源丰富,例如新疆达坂城已建成我国最大的风力发电站,装机容量为3300kW,是地区性分布式能源系统的重要组成之一,将在我国西部大开发中发挥重要作用。
总的说来,以可再生能源为主体且灵活多样化的分布式能源系统是本世纪正在大力发展的能源优化供应模式。各种新的分布式能源系统正在不断地推出,且随着科学技术的进步和高性能新材料的研制,分布式能源在社会能源结构中将占有愈来愈大的比重,将对社会发展产生举足轻重的影响。
国际分布式能源联盟WADE对分布式能源定义为:安装在用户端的高效冷/热电联供系统,系统能够在消费地点(或附近)发电,高效利用发电产生的废能--生产热和电;现场端可再生能源系统包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。国内由于分布式能源正处于发展过程,对分布式能源认识存在不同的表述。具有代表性的主要有如下两种:第一种是指将冷/热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式直接安装在用户端,可独立地输出冷、热、电能的系统。能源包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷、热、电三联供等多种形式。第二种是指安装在用户端的能源系统,一次能源以气体燃料为主,可再生能源为辅。二次能源以分布在用户端的冷、热、电联产为主,其它能源供应系统为辅,将电力、热力、制冷与蓄能技术结合,以直接满足用户多种需求,实现能源梯级利用,并通过公用能源供应系统提供支持和补充,实现资源利用最大化。
可以按同一个意思理解的,都是指采用可再生能源的分布式发电。
但侧重点不同,因为分布式发电不一定是可再生能源的,前者重在强调分布式电源的形式是可再生能源的;相应地,可再生能源不一定都是分布式的,有很多大型集中式的,所以后者是强调可再生能源的利用形式是分布式的。
分布式发电是指直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施,经济、高效、可靠地发电。分布式发电有助于促进能源的可持续发展、改善环境并提高绿色能源的竞争力。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50~100 MW之间。”2002年11月,欧洲电力研讨会在布鲁塞尔召开,会议的论题之一是“分布式发电:过渡到未来电力系统的挑战者”。研讨会上认为由于电网的概念将从被动式转变为主动,在新的配电网的概念之下,分布式发电也被纳入;电网实时管理的应用和分步式控制系统已经可以在技术上结合使用需求侧管理和主动的负荷管理系统。 分布式电源通常接入中压或低压配电系统,并会对配电系统产生广泛而深远的影响。传统的配电系统被设计成仅具有分配电能到末端用户的功能,而未来配电系统有望演变成一种功率交换媒体,即它能收集电力并把它们传送到任何地方,同时分配它们。因此将来它可能不是一个“配电系统”而是一个“电力交换系统”分布式发电具有分散、随机变动等特点,大量的分布式电源的接入,将对配电系统的安全稳定运行产生极大的影响。 分布式发电系统可以由不同的电厂组成,各电厂使用不同的一次能源。分布式电厂可以按照发电设备的发电能力或按照其在整个电网中的位置来分类。
分布式发电系统可以定义为:所有不直接与国家电网连接、不由中央配电系统进行配送、不经电网调频的发电系统。这个定义和意大利对输电网的定义相符,按照这个定义,输电网的主要功能是连接发电厂和配电系统。从这个意义上说,现在只有高压和超高压线路才被看作输电线,这些线路只与10MW以上电厂连接,因此认为将来只有10MW以上才可以直接参与电力市场(即:售电)。这样说来,分布式发电应该包含所有发电能力在10MW以下电厂。
分布式能源系统能源综合利用效率在75%~90%之间,并且由于其贴近用户进行能量转换,避免了远距离送电带来的输变电损失以及输热损失。
分布式能源要依靠多种投资主体进入市场领域,改变只依赖政府来发展分布式能源的观念。要通过建立体系和市场运作,用逐步回收的资金再来扩大建设和经营的范围,形成滚动式的发展。中国三峡电站已经成功地实行了这一机制。发达国家已经形成了很好的运营体制,取得了很充分的经验。这些都是发展分布式能源需要借鉴的。
重要
意义有以下几方面:
(1)经济性
由于分布式能源可用发电的余热来制热、制冷,因此能源得以合理的梯级利用,从而可提高能源的利用效率(达70%.90%)。由于分布式电源的并网,减少或缓建了大型发电厂和高压输电网,缓建了电网而节约投资。同时,使得输配电网的潮流减少,相应的降低了网损。
(2)环保性
因其采用天然气做燃料或以太阳能、风能为能源,故可减少有害物的排放总量,减轻环保的压力:大量的就近供电减少了大容量远距离高电压输电线的建设,由此不但减少了高压输电线的电磁污染,也减少了高压输电线的征地面积和线路走廊,减少了对线路下树本的砍伐,有利于环保。
(3)能源利用的多样性
分布式发电可利用多种能源,如清洁能源(天然气)、新能源(氢)和可再生能源(风能和太阳能等),并同时为用户提供冷、热、电等多种能源应用方式,因此是解决能源危机、提高能源利用效率和能源安全问题的一种很好的途径。
一是可再生能源优先、气体能源支持,因地制宜的多元能源结构。在能源的增量上优先利用可再生能源,清洁的气体能源对其作为补充和调节。因地制宜是指,不同地区资源条件不同,我们需要根据当地自然条件,因地制宜地设计或建立适用于当地的能源结构。
二是分布式为主、集中式为辅,相互协同的可靠供应模式。可再生能源最有效的利用方式是就近利用,就近分配。而气体能源可以根据需要分布式或集中式利用,既可以作为分布式可再生能源的调峰支持,也可以是分布式供应不足时的补充。
三是供需互动,有序配置、节约高效的平衡用能方式。首先,消费者在用能的同时,也可能产能,既是能源需求者,也是能源供应者。而供需双方的地位将趋于平等。其次,为了提高系统可再生能源接受程度,需求侧应响应供应侧,优先配置可再生能源。最后,还应充分发掘供需两侧的可调控资源,实现平衡用能、节约用能。