城市片区微电网的组成及其特殊性.pptx

城市片区微电网的组成及其特殊性报告人：康晓明时间：2012.3.174 微电网的主要微电网的主要应用方向应用方向3 微电网的组成微电网的组成5 城市片区城市片区微电网的微电网的特殊性及发展前景特殊性及发展前景1 术语和基本概念术语和基本概念2 分布式发电和微电分布式发电和微电网的兴起网的兴起11 GLOSSARY&BASIC CONCEPTION术语和基本概念术语和基本概念分布式发电新能源发电微电网2分布式发电的定义国内：分布式发电（Distributed Generation）是指功率不大（一般几十kW到几十MW）、建设在负荷中心附近的、模块式采用先进信息控制技术的、清洁环保、经济、高效、可靠的自主智能发电形式。国外：DR(Distributed Resource)-分布式电源，非直接接入大输电系统的电源，包括发电机和储能DG(Distributed Generation)-分布式发电，是分布式电源DR的一个子集DG（Dispersed Generation)分散式发电3新能源发电VS.分布式发电新能源发电分布式发电：概念和内容上有发展DG大多利用新的能源和新型发电技术；利于环保；电源容量小，电压等级低；接近负荷中心，接入配电网；电力生产者和消费者合一，功率双向流动；运行方式灵活，可连接于配电网，也可不联网；比集中发电更可靠；在一批小型发电机组成的系统中发生大的停电（高负荷、风暴、地震、恐怖袭击、战争）几率较小；4分布式发电技术分类燃气轮机(Gas Turbine，Combustion Turbine Generators)微燃机(Micro-turbine)内燃机(Gas Engine)燃料电池(Full cell)太阳能光伏电池(Photo-voltaic panel）风能（Wind Power)生物质能(Biomass Energy)5微电网的概念双重角色发电 负荷 储能 保护 控制对于电力部门对于用户良好供电单元 单一受控单元 两个特征紧紧围绕全网的能量需求个性化电能供给（分权）单一可控的单元同时向用户供给电和热CERTS的微电网示范网络结构7典型的微电网示范配电系统82 WHY:THE ORIGIN OF DG&MICROGRID分布式发电和微电网的兴起分布式发电和微电网的兴起9（1）从电力工业的发展历史规律看微网兴起的必然性（2）微网兴起的原因（3）微网的发展现状大机组、大电厂、大系统、高电压，资金密集，技术密集，高度信息化；复杂系统特性突出，石化能是主要一次能源分散式，小容量发电机，低电压，小系统，交、直流输电和谐、可持续发展成为发展目标，传统发电方式追求清洁高效，新发电方式应用高技术获得发电、环保、经济的综合效益电力工业发展的历史产生与兴起阶段现代化工业阶段可持续发展阶段10电力工业发展的轨迹能源利用多样化，新发电方式层出不穷，朝着可持续能源利用方向发展；小机组、小电厂、小系统集中发电大机组（高参数）、大电厂、高电压、大系统（互联）分散的小发电系统、微型电网（联网或不联网）快速发展，成为现代电力系统的有力补充；简单技术先进技术高技术电力生产者和消费者的分离与结合；电网由单一的供电网，单向输电 混合能源网，双向输电11 微网兴起的现实原因（1）电力用户对供电可靠性的更高的要求传统的电网不能提供超过”3个九或4个九”的供电可靠性，这种限制主要是电力系统不确定、不可控制的事件如天气和设计电网的成本。家庭用户希望达到99.9999%(“6个九”)的可靠性，也就是平均一年停电30秒某些灵敏的电子设备，需要至少99.9999999%(“9个九”)的供电可靠性分布式发电和传统的电网结合起来达到更高的可靠性是可能的；（2）新材料和新型的发电技术为分布式发电提供了技术上的支持；（3）解决能源危机的一个途径；（4）环保要求；（5）电力市场要求进行分布式发电，打破垄断（6）建设智能电网的必经之路12DG的优点（1）投资和风险：分布式发电本身投资和风险都要很小；（2）安全及可靠性：与电网配合，可以大大提高供电的可靠性，在电网崩溃或者发生意外灾害（战争、台风、地震、恐怖活动等）的情况下，继续维持重要用户的供电。分布式发电可以满足特殊场合的需求，如在大型集会或庆典场合，安排处于热备用状态的移动分散式发电车，则可以大大提高供电可靠性。（3）环保（4）电力市场：适应电力市场发展需要，多家办电，打破电力部门垄断13（5）经济：能源综合利用，提高能源利用效率（60%-90%）。电、冷、热三联产，为能源的综合利用提供了可能，具有较高的能源利用率。（6）由于分散式发电装置工作流程简单，参与运行的系统少，因而启动和停机快速，与电网配合使用时具有良好的调峰性能，且便于实现全自动控制。（“即用即插式”，“友好发电方式”）（7）扶贫：解决边远地区供电困难相对于化石能源而言，可再生能源密度较低、分散性强，不太方便作为集中供电的能源，已开发的可用电量有限。142005年可再生能源容量（GW）151995-2005年可再生能源年投资量（10亿美元）16世界风电发展快速171995-2005年太阳能光伏电池容量（MW）182005年太阳能热水器/供热容量（总容量=88GWth）19正是为了应对分布式电源应用的迫切需求并克服其难控和难以入网的问题，对微网的需求才十分的迫切。微网的发展1999年CERTS针对分布式电源入网问题的解决方案提出微网的概念。2002年CERTS正是以白皮书的形式详细定义了微网的概念，并且详细阐述和讨论了微网的各个方面，从组成到控制、保护，再到电力市场和未来发展方向。2005年微网美国NorthAmericPowerSystem建立了MadRiver微网示范工程2009年3月12日，美国能源公司宣布，计划预计花费1亿美元将科罗拉多州的Boulder市建成全美第一个智能电网城市（SmartGridCity）。日本政府计划在与电力公司协商后，于2010年开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验。3 WHAT:THECONSISTCONSIST OF MICROGRID 微电网的微电网的组成组成23（1）新能源发电方式（2）微电网的组成部分 分布式发电技术分布式发电技术24分布式发电装置25主要分布式发电特性比较26风力发电场风力发电场(wind power farm)27太阳光发电系统太阳光发电系统光伏电池光伏电池（Photo Voltage Cell）光伏电池是利用某些半导体物质在太阳光的照射条件下，在p型和n型晶结两端产生电动势，将光能直接转化成电能的装置。28燃料电池燃料电池(Fuel Cell-FC）燃料电池是一种将化学燃料电池是一种将化学能转化成电能的新型能源能转化成电能的新型能源生产方式，它利用氢和氧生产方式，它利用氢和氧两种元素相互作用产生电两种元素相互作用产生电流。流。氧气可以直接从空气中氧气可以直接从空气中提取，氢气要从酒精、汽提取，氢气要从酒精、汽油、天然气或其它炭氢化油、天然气或其它炭氢化合物中提取。合物中提取。微型燃气轮机发电微型燃气轮机发电（small gas fired micro-turbines)转速转速96000/min；燃料：天然气、甲燃料：天然气、甲烷、汽油、柴油；烷、汽油、柴油；工作温度工作温度5000C；发电效率发电效率30%，热，热电联产效率达电联产效率达75%30微网的主要组成部分微源管理监控系统（包含显示系统）控制系统储能系统负荷（用电系统）其他系统：逆变器，母线，断路器，联络开关，冷却系统，供热系统等4 THEAPPLICATIONTHEAPPLICATION OFOF MICROGRID 微电网的微电网的主要应用方向主要应用方向32由于目前的条件限制（如经济，实用性，性价比等），目前微网的主要应用方向有两个：1、城市片区微电网2、偏远地区微电网城市片区微电网例如居民小区，医院，宾馆，商场及办公楼等该类微电网在并网运行时主要通过大电网供电而大电网故障时则与之断开进入孤网运行模式以保证重要负荷的供电可靠性和电能质量。日本芝浦地区DCHP实例介绍偏远地区微电网例如农村电网，企业电网，郊区单户等由于铺线代价高，负荷密度低等问题，影响其供电的可靠性与安全性。该类微电网并网时与外网功率交换很少基本通过当地微电源供电而微电网故障时可利用大电网作为启动备用电源。单户型微电网系统5 VISION&CHARACTERISTICCHARACTERISTIC OF CITYDISTRICTCITYDISTRICTMICROGRID城市片区城市片区微电网的微电网的特殊性特殊性及及发展前景发展前景38城市片区的特殊性环保压力（废气排放、寸地寸金、线路走廊、高压电磁污染）噪声污染（降噪的费用、噪声放大效应）供热代价高（南方没有统一的供热系统，供热系统代价高）可靠性与安全性要求高日负荷曲线波动较大经济力量集中，砸得起钱（毕竟还在试验阶段）城市片区的特殊性对微网的要求对微源的要求（微源的选择）对控制的要求（实现平滑的切换、削峰填谷、对负荷的快速响应）对应用企业的要求（对可靠性与安全性有特殊要求、资金）对电网的要求（技术支撑、数据共享）对资源的要求（微源的燃料）可再生能源中长期发展规划（2007年8月）发展目标到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%，到2020年达到15%按循环经济模式推行有机废弃物的能源化利用，基本消除有机废弃物造成的环境污染到2010年，基本实现以国内制造设备为主的装备能力。到2020年，形成以自有知识产权为主的国内可再生能源装备能力41国家中长期科学和技术发展规划纲要(20062020年)未来15年的目标3.节能技术和清洁能源技术取得重大突破，促进能源结构优化，主要产品单位能耗指标达到或接近世界先进水平。4.在重点行业和典型城市建立循环经济的技术发展模式，为建设资源节约和环境友好型社会提供科技支持10项国家战略需求3.能源可持续发展中的关键问题五大战略重点1.把发展能源、水资源和环境保护技术放在优先位置，下决心解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题42能源技术“863”计划近海实验风电场；太阳能热发电及系统；中国实验快堆（CEFR）；氢能综合利用与示范；燃料电池发电系统；洁净煤；可再生能源；先进核能与核燃料循环；氢能与燃料电池；分布式供能；先进电力及电网安全保障。机遇能源总趋势中国资源可开采年限：煤20502070年；石油20112016年；天然气20242054年；水力20342100年1995年2002年间，全球太阳能发电和风力发电年增长率分别达30.9%和30.7%，而煤电、水电、核电的年增长速度不到1%，石油发电和天然气发电只有2%左右。就能源、电力而言，21世纪将是可再生能源的世纪。44国家能源局国家能源科技“十二五”规划中规划了中国发展智能电网的步骤与实现方案，而城市片区微电网将作为主要应用目标首先进行试验和示范试运行。随着城市越来越大，电网越来越大，对城市片区微电网建设的要求会越来越重要。