新能源控制与转换技术第6章-分布式电源与微电网组网技术课件.ppt

1、第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术第第6章章分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术机械工业出版社第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术2机械工业出版社第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术3机械工业出版社 主要内容主要内容6.1 分布式能源的特征及其应分布式能源的特征及其应用用6.2 分布式供电与储能技术分布式供电与储能技术6.3 微电网与多单元混合组网技术微电网与多单元混合组网技术6.4 电能质量与控制技术电能质量与控制技术6.5 分布式能源的综合利用及经济技术评价分布式能源的综合利用及经济技术评

2、价第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术4机械工业出版社6.1 分布式能源的特征及其应用分布式能源的特征及其应用6.1.1 分布式能源的分布式能源的特征特征 分布式能源分布式能源也叫也叫分布式资源分布式资源（DER，Distributed Energy Resources），是一种），是一种能源的分布式应用系统能源的分布式应用系统，实，实现现用户端的能源综合利用用户端的能源综合利用，相对于传统的集中供电方式而言，相对于传统的集中供电方式而言，是指将冷是指将冷-热热-电系统以小规模、小容量（数电系统以小规模、小容量（数kW20MW）、）、模块化、分散式的方式布置在用户附

3、近，可独立地输出冷模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷（Cooling）、热（）、热（Heating）、电能（）、电能（Power）的系统。）的系统。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术5机械工业出版社 1.分布式能源的分布式能源的定义定义 国际分布式能源联盟（国际分布式能源联盟（WADE，World Alliance for Decentralized Energy）对）对“分布式能源分布式能源”给出的给出的 定义是定义是：发电系统能够在消费地点或很近的地方发电，并：发电系统能够在消费地点或很近的地方发电，并具有：具有：高效的利用发电产生的废能生产热

4、和电；高效的利用发电产生的废能生产热和电；现场端的可再生能源系统；现场端的可再生能源系统；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。环利用系统。这些系统就称为这些系统就称为分布式能源系统，分布式能源系统，而不考虑这些项目的而不考虑这些项目的规模、燃料或技术，及该系统是否联接电网等条件。规模、燃料或技术，及该系统是否联接电网等条件。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术6机械工业出版社 国际公认的国际公认的发展前景良好、用途广泛、移动与发展前景良好、用途广泛、移动与固定供电兼具、能源转换高效、可热电综合

5、利用的固定供电兼具、能源转换高效、可热电综合利用的两种重要分布式能源利用形式：两种重要分布式能源利用形式：微型燃气机发电机组，微型燃气机发电机组，这是实现热电联产、高效利这是实现热电联产、高效利用能源和节能的主要形式；用能源和节能的主要形式；“燃料电池燃料电池”技术，技术，这也是未来主要的分布式能源这也是未来主要的分布式能源利用技术之一。利用技术之一。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术7机械工业出版社 微型燃气轮机发电机组微型燃气轮机发电机组第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术8机械工业出版社2.2.分布式能源分布式能源主要特征：主要特

6、征：(1)(1)高效性高效性 (2)(2)环保性环保性(3)(3)能源利用的多样性能源利用的多样性(4)(4)调峰作用调峰作用(5)(5)安全性和可靠性安全性和可靠性(6)(6)减少国家输配电投资减少国家输配电投资(7)(7)解决边远地区供电解决边远地区供电第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术9机械工业出版社 分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气料电池和燃气内燃机内燃机冷冷-热热-电三联供等多种形式电三联供等多种形式；主要技术主要技术有有：电能有效利用电能有效利用（EUEE，Efficient

7、Utilization of Electrical Energy）、）、智能通信技术智能通信技术（ICT，Information and Communications Technology）、）、智能模块智能模块（Smart Box）、）、主动网络管理主动网络管理（ANM，Active Network Management）以及微网以及微网（Micro-Grids）和）和智能电网智能电网（Smart-Grids），并实现整合预期能源发展的），并实现整合预期能源发展的柔性电网柔性电网（FENIX，Flexible Electricity Networks to Integrate the eXp

8、ected energy evolution）。）。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术10机械工业出版社3.分布式能源的分布式能源的综合利用综合利用：燃气燃气-蒸汽联合循环发电蒸汽联合循环发电燃料电池燃料电池发电发电-余热利用技术余热利用技术整体煤气化联合循环（整体煤气化联合循环（IGCC）煤炭气化多联产煤炭气化多联产热热-电电-冷三联产冷三联产风风-光光-燃气互补多联产发电等领域。燃气互补多联产发电等领域。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术11机械工业出版社6.1.2 分布式能源的应用分布式能源的应用1.分布式能源转换设备及装置分布

9、式能源转换设备及装置（1）小型燃气轮机小型燃气轮机（2）微型燃气轮机微型燃气轮机（3）燃料电池燃料电池（4）微型蒸汽轮机微型蒸汽轮机-蒸汽轮机蒸汽轮机（5）微型水轮机和微型抽水蓄能电站微型水轮机和微型抽水蓄能电站（6）太阳能发电系统太阳能发电系统（7）风力发电系统风力发电系统（8）余热制冷系统余热制冷系统（9）热泵系统）热泵系统（10）能量回收系统）能量回收系统第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术12机械工业出版社2.分布式能源中的系统优化技术分布式能源中的系统优化技术（1）多种能源系统整合优化）多种能源系统整合优化（2）将分布式能源与交通系统整合优化）将分布式能源

10、与交通系统整合优化（3）分布式能源系统电网接入研究）分布式能源系统电网接入研究（4）储能技术）储能技术（5）地源储能技术）地源储能技术（6）网络式能源系统）网络式能源系统第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术13机械工业出版社3.分布式能源中的资源利用技术分布式能源中的资源利用技术（1）天然气凝结水技术）天然气凝结水技术（2）将分布式能源与大棚结合的技术）将分布式能源与大棚结合的技术（3）利用发电制冷的冷却水生产生活热水的技术）利用发电制冷的冷却水生产生活热水的技术（4）空调系统废热回收技术）空调系统废热回收技术（5）污水水源热泵系统）污水水源热泵系统（6）小型生物质

11、沼气生产技术）小型生物质沼气生产技术 第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术14机械工业出版社4.分布式能源的主要应用形式分布式能源的主要应用形式热热-电电-冷联产技术冷联产技术燃气轮机发电系统燃气轮机发电系统微燃气机发电系统微燃气机发电系统氢燃料电池发电系统氢燃料电池发电系统风力发电系统风力发电系统小水电发电系统小水电发电系统太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统地热能综合利用热地热能综合利用热-电联产系统电联产系统生物质能源发电系统生物质能源发电系统第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术15机械工业出版社6.2 分布式供电与储能技术分布式供

12、电与储能技术6.2.1 6.2.1 天然气、燃气发电与控制技术天然气、燃气发电与控制技术 天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。可燃性气体。组成天然气的成分如组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系等同系物以及物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，一般把甲烷分子含形成天然气水合物的主要气体为甲烷，一般把甲烷分子含量超过量超过99%的天然气水合物称为甲烷水合物（的天然气水合物称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。

13、）。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术16机械工业出版社天然气水合物样品天然气水合物样品纯净的天然气水合物纯净的天然气水合物第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术17机械工业出版社夹杂着白色颗粒状夹杂着白色颗粒状“可燃冰可燃冰”的海底沉积物的海底沉积物海洋天然气水合物的形成机理海洋天然气水合物的形成机理 第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术18机械工业出版社1 1 天然气的特征与利用天然气的特征与利用 天然气的特征天然气的特征：天然气，也称为天然气水合物，在自然界发现的天然气：天然气，也称为天然气水合物，在自然

14、界发现的天然气水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色等轴状、层状、小针状结晶水合物多呈白色、淡黄色、琥珀色、暗褐色等轴状、层状、小针状结晶体或分散状。它们可存在于零下，又可存在于零上温度环境。体或分散状。它们可存在于零下，又可存在于零上温度环境。存在方式：存在方式：（1 1）占据大的岩石粒间孔隙；）占据大的岩石粒间孔隙；（2 2）以球粒状散布于细粒岩石中；）以球粒状散布于细粒岩石中；（3 3）以固体形式填充在裂缝中；）以固体形式填充在裂缝中；（4 4）大固态水合物伴随少量沉积物。）大固态水合物伴随少量沉积物。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术19机械工业出版社气水

15、合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性：气水合物与冰、含气水合物层与冰层之间有明显的相似性：（1 1）相同的组合状态的变化）相同的组合状态的变化流体转化为固体；流体转化为固体；（2 2）均属放热过程，并产生很大的热效应；）均属放热过程，并产生很大的热效应；（3 3）结冰或形成水合物时水体积均增大；）结冰或形成水合物时水体积均增大；（4 4）水中溶有盐时，二者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或）水中溶有盐时，二者相平衡温度降低，只有淡水才能转化为冰或 水合物；水合物；（5 5）冰与气水合物的密度都不大于水，含水合物层和冻结层密度都小）冰与气水合物的密度都不大于水，含水合物层和冻结层密

16、度都小 于同类的水层；于同类的水层；（6 6）含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层；）含冰层与含水合物层的电导率都小于含水层；（7 7）含冰层和含水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。）含冰层和含水合物层弹性波的传播速度均大于含水层。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术20机械工业出版社分子结构分子结构天然气水合物的结构天然气水合物的结构:结构结构 I I 型型 :立方晶体结构，仅能容纳甲烷立方晶体结构，仅能容纳甲烷（C1C1）、乙烷这两种小分子的烃以及）、乙烷这两种小分子的烃以及N2N2、CO2CO2、H2SH2S等非烃分子，这种水合物中甲烷普遍存在等非烃分子，

17、这种水合物中甲烷普遍存在的形式是构成的形式是构成CH4CH45.75H2O5.75H2O的几何格架的几何格架 结构结构 II II 型型 :菱形晶体结构菱形晶体结构 ,除包容除包容C1C1、C2C2等小分子外，较大的等小分子外，较大的“笼子笼子”（水合物晶体（水合物晶体中水分子间的空穴）还可容纳丙烷（中水分子间的空穴）还可容纳丙烷（C3C3）及）及异丁烷（异丁烷（i iC4C4）等烃类）等烃类 结构结构H H型型 :六方晶体结构，较大的六方晶体结构，较大的“笼子笼子”甚甚至可以容纳直径超过异丁烷（至可以容纳直径超过异丁烷（i iC4C4）的分子）的分子第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布

18、式电源与微电网组网技术21机械工业出版社样品样品C C1 1C C2 2C C3 3i iC C4 4n nC C4 4i iC C5 5n nC C5 5水合物水合物(H)(H)21.221.29.59.57.57.52.52.517.517.541.141.10.80.8排放气体排放气体88.088.08.08.02.12.10.30.31.21.20.40.40.10.1排放气体排放气体88.088.07.57.52.22.20.50.51.11.10.60.60.10.1水合物水合物(I)(I)71.871.83.43.418.818.85.75.70.30.3NDNDNDND水合物水

19、合物(II)(II)73.973.94.94.916.316.34.64.60.20.2NDNDNDND墨西哥巴什山三种气水合物伴生气体墨西哥巴什山三种气水合物伴生气体 NDND：未检测到：未检测到第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术22机械工业出版社天然气的综合利用天然气的综合利用南美5.3%西欧14.3%东欧2.8%俄罗斯19.3%非洲3.3%亚洲22.1%中东7.8%北美25.0%20102010年世界各地发电用气占世界天然气消费比例年世界各地发电用气占世界天然气消费比例 第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术23机械工业出版社我国的

20、能源消耗及能源结构趋势我国的能源消耗及能源结构趋势199820102020199820102020第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术24机械工业出版社我国天然气的使用构成我国天然气的使用构成(2006年年)第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术25机械工业出版社我国天然气的现状我国天然气的现状（1）天然气在中国是一种稀缺资源）天然气在中国是一种稀缺资源（2）中国能否创造一条高效利用天然气的独特道路）中国能否创造一条高效利用天然气的独特道路（3）电力与天然气应统筹安排合理利用）电力与天然气应统筹安排合理利用（4）分布式能源供给体系发展长期滞

21、后）分布式能源供给体系发展长期滞后第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术26机械工业出版社世界天然气的利用历程世界天然气的利用历程世界天然气供给发展历程世界天然气供给发展历程第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术27机械工业出版社世界天然气需求趋势世界天然气需求趋势第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术28机械工业出版社1985-2005世界天然气贸易量世界天然气贸易量第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术29机械工业出版社世界天然气价格趋势世界天然气价格趋势第第6章章 分布式电源与微电网组

22、网技术分布式电源与微电网组网技术30机械工业出版社第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术31机械工业出版社我国天然气的利用前景我国天然气的利用前景西气东输西气东输第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术32机械工业出版社广东广东LNGLNG项目项目第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术33机械工业出版社2 2 微型燃气轮机发电机组微型燃气轮机发电机组燃气轮机按功率分为：燃气轮机按功率分为：大型燃机大型燃机(100MW(100MW以上以上)中型燃机中型燃机(20(20100MW)100MW)小型燃机小型燃机(20MW(2

23、0MW以下以下)微型燃机微型燃机(小于小于300kW)300kW)第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术34机械工业出版社燃气轮机又可分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机燃气轮机又可分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机轻型燃气轮机轻型燃气轮机为航空发动机的转型产品，如为航空发动机的转型产品，如LM6000PCLM6000PC和和FT8FT8燃气轮机，燃气轮机，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。力调峰、船舶动力。重型燃气轮机重型燃气轮机为工业型燃机，如为工业型燃机，如GT26GT

24、26和和PG6561BPG6561B等燃气轮机，其优势等燃气轮机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电冷联产。发电、热电冷联产。轻型燃气轮机轻型燃气轮机重型燃气轮机重型燃气轮机第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术35机械工业出版社燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理燃气轮机工作原理燃气轮机工作原理 燃气轮机优点：燃气轮机优点：效率高、功率大、体积小、效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低、寿命投资省、运行成本低、寿命周期较长等。周期较长等。主要用于发电、交通和工业

25、主要用于发电、交通和工业动力。动力。燃气轮机由燃烧室、压气机、轮机装置组成燃气轮机由燃烧室、压气机、轮机装置组成 第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术36机械工业出版社 根据国际实际应用经验，发展热电联产特别是小型燃气轮机热电冷联根据国际实际应用经验，发展热电联产特别是小型燃气轮机热电冷联产，是合理利用天然气资源的最佳途径和最有效手段。产，是合理利用天然气资源的最佳途径和最有效手段。优势：提高能源利用效率，有效改善环境；优势：提高能源利用效率，有效改善环境；提高天然气的储采比；提高天然气的储采比；降低开采、输送成本；降低开采、输送成本；实现全系统优化；实现全系统优化

26、；降低气价、提高用户的市场竞争能力。降低气价、提高用户的市场竞争能力。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术37机械工业出版社 从我国西气东输沿线的能源设施布局看，主要是发展单机从我国西气东输沿线的能源设施布局看，主要是发展单机3 315MW15MW、全厂总装机小于全厂总装机小于30MW30MW、蒸汽供应能力、蒸汽供应能力200200吨之内的小型燃气轮机热电冷吨之内的小型燃气轮机热电冷联产项目，以现有区域、企业自备热电厂改造为主。联产项目，以现有区域、企业自备热电厂改造为主。小型燃气轮机热电冷联产的方式极为多样，小型燃气轮机热电联小型燃气轮机热电冷联产的方式极为多样，

27、小型燃气轮机热电联产是全世界新能源开发与利用的趋势。产是全世界新能源开发与利用的趋势。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术38机械工业出版社小型燃气轮机小型燃气轮机发电的特点发电的特点小型燃气轮机正在进行三大技术革命：小型燃气轮机正在进行三大技术革命：第一是第一是回热利用技术回热利用技术提高发电效率；提高发电效率；第二是第二是永磁发电机与大功率晶体管可控变频技术永磁发电机与大功率晶体管可控变频技术保障并网的安全可保障并网的安全可 靠，提高自动化控制能力，降低生产成本；靠，提高自动化控制能力，降低生产成本；第三是第三是直接与余热溴化锂空调联合循环技术直接与余热溴化锂空

28、调联合循环技术省略了锅炉、化学水系统省略了锅炉、化学水系统 等设备，大大方便了用户。等设备，大大方便了用户。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术39机械工业出版社（1 1）微型燃气轮机的工作原理微型燃气轮机的工作原理 微型燃气轮机发电是把飞机发动机的燃气轮机小型化，使用天然气微型燃气轮机发电是把飞机发动机的燃气轮机小型化，使用天然气等做燃料，产生高温、高压气体，推进发电机发电。等做燃料，产生高温、高压气体，推进发电机发电。技术特征：发电容量小，一般在技术特征：发电容量小，一般在3030至至80kW80kW；占地面积少，设备大小犹如一台电冰箱；占地面积少，设备大小犹如

29、一台电冰箱；可以使用各种油、气作燃料；可以使用各种油、气作燃料；构成构成“热电并用系统热电并用系统”，从而提高能源综合利用效率；，从而提高能源综合利用效率；废气排出少，对环境污染程度较轻；废气排出少，对环境污染程度较轻；适合于企业、医院、学校乃至家庭等分散使用。适合于企业、医院、学校乃至家庭等分散使用。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术40机械工业出版社美国的卡普斯顿美国的卡普斯顿(CAPSTONE)(CAPSTONE)公司已经制造出公司已经制造出65kW65kW级微型燃气轮机级微型燃气轮机发电装置，发电效率达到发电装置，发电效率达到26%26%，年产量，年产量1

30、 1万台。万台。卡普斯顿燃气轮机卡普斯顿燃气轮机第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术41机械工业出版社英国宝曼（英国宝曼（BOWMANBOWMAN）公司生产的）公司生产的80KW80KW的燃气轮机的燃气轮机BPSBPS微型燃机的主要性能微型燃机的主要性能 单级径向压缩机单级径向压缩机 低排放环型燃烧器低排放环型燃烧器 单级径向透平单级径向透平 压比压比4 4：1 1 双润滑油系统轴承双润滑油系统轴承第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术42机械工业出版社微型燃气轮机发电机涉及微型燃气轮机发电机涉及5 5种关键技术：种关键技术：液体或气体燃料

31、；液体或气体燃料；用于发电的透平交流发电机；用于发电的透平交流发电机；产生高效热能的热交换器；产生高效热能的热交换器；将电能转换成低压电能供给不同用户的功率调节器；将电能转换成低压电能供给不同用户的功率调节器；为天然气燃料提供合适压力的燃气涡轮增压机。为天然气燃料提供合适压力的燃气涡轮增压机。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术43机械工业出版社微型燃气轮机的发展现状微型燃气轮机的发展现状开发生产厂商主要集中在：北美、瑞典、英国和日本。开发生产厂商主要集中在：北美、瑞典、英国和日本。具有代表性的厂家：英国的宝曼（具有代表性的厂家：英国的宝曼（BOWMANBOWMAN

32、）公司、美国的卡普斯通）公司、美国的卡普斯通 （CAPSTONECAPSTONE）和霍尼韦尔（）和霍尼韦尔（HONEYWELLHONEYWELL）公司。）公司。已商业化的容量为已商业化的容量为2525100kW100kW，目前正在开发，目前正在开发200200400kW400kW的微型燃气轮机。的微型燃气轮机。我国的现状：我国已经具备一定的研究和生产能力，生产与制造水平有了我国的现状：我国已经具备一定的研究和生产能力，生产与制造水平有了长足的进步。长足的进步。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术44机械工业出版社国产国产QD70QD70燃气轮机燃气轮机主要技术指标：

33、主要技术指标：输出功率：输出功率：7060KW/7060KW/最大最大8000KW8000KW，热效率热效率3131，空气流量，空气流量29Kg/s29Kg/s，动力涡轮转速：动力涡轮转速：8300r/min8300r/min。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术45机械工业出版社 微型微型燃气轮机燃气轮机是一种将气体或液体燃料（如天然气、燃油）燃烧产生的是一种将气体或液体燃料（如天然气、燃油）燃烧产生的热能转化为机械能的旋转式叶轮动力机械装置热能转化为机械能的旋转式叶轮动力机械装置。主要结构有主要结构有3部分：部分：压气机（空气压缩机）、燃烧室、透平（动力涡轮）。

34、压气机（空气压缩机）、燃烧室、透平（动力涡轮）。微型燃气轮机的核心技术包括：微型燃气轮机的核心技术包括：利用空气轴承保持一个整体化的高速转利用空气轴承保持一个整体化的高速转子在子在6 61515万万r/minr/min状态下运行，驱动小型永磁式中频发电机发电。状态下运行，驱动小型永磁式中频发电机发电。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术46机械工业出版社微燃机及其涡轮发电机结构微燃机及其涡轮发电机结构 第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术47机械工业出版社（2 2）微型燃气轮机发电机组的特点）微型燃气轮机发电机组的特点1 1）与往复式燃机

35、相比，微型燃机具有以下优点：）与往复式燃机相比，微型燃机具有以下优点：结构紧凑、体积小、重量轻、是传统燃机体积的结构紧凑、体积小、重量轻、是传统燃机体积的1/41/4；使用多种燃料、排放低，尤其是使用天然气；使用多种燃料、排放低，尤其是使用天然气；可多台组合运行，加上蓄热水柜，能够灵活、可靠地对不断变化中的热、可多台组合运行，加上蓄热水柜，能够灵活、可靠地对不断变化中的热、电需求进行适时调节；电需求进行适时调节；能通过电话线和远程计算机通信系统实现自动运行、无需人员值守，运能通过电话线和远程计算机通信系统实现自动运行、无需人员值守，运行费用低；行费用低；燃气不用增压，可以直接从燃气高压管网取气

36、，也可从低压管网送气；燃气不用增压，可以直接从燃气高压管网取气，也可从低压管网送气；第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术48机械工业出版社直燃机可实现热电冷联产，也可通过生产热水，与热水空调组合运行；直燃机可实现热电冷联产，也可通过生产热水，与热水空调组合运行；投资低，用户端的能量利用效率高，设备运行效费比高；投资低，用户端的能量利用效率高，设备运行效费比高；环境效益极佳，氮氧化物的排放量仅为环境效益极佳，氮氧化物的排放量仅为25mg25mgL L，是燃气锅炉无法相，是燃气锅炉无法相比的；比的；无振动、寿命长、运行成本低；设计简单、备用件少、生产成本低；无振动、寿命

37、长、运行成本低；设计简单、备用件少、生产成本低；通过调节转速，即使不是满载负荷运转，效率也非常高。通过调节转速，即使不是满载负荷运转，效率也非常高。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术49机械工业出版社2 2）与电站相比，微型燃气轮机具有以下优势与电站相比，微型燃气轮机具有以下优势没有或很低的输配电损耗；没有或很低的输配电损耗；可避免或延缓增加输配电成本；可避免或延缓增加输配电成本；利用燃机产生的热烟气可进行高效率的热电联产；利用燃机产生的热烟气可进行高效率的热电联产；适合多种热电比的变化，可使系统根据热或电的需求进行调节，从而适合多种热电比的变化，可使系统根据热或

38、电的需求进行调节，从而增加设备利用率；增加设备利用率；第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术50机械工业出版社用户可自行控制；用户可自行控制；可进行遥控和监测区域电力质量和性能；可进行遥控和监测区域电力质量和性能；分布式能源供给系统，具有灵活、安全、清洁、高效的特点；分布式能源供给系统，具有灵活、安全、清洁、高效的特点；在成本增加很小的情况下实现增加装机容量，建设周期短、环保压力在成本增加很小的情况下实现增加装机容量，建设周期短、环保压力小、土建和安装成本低。小、土建和安装成本低。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术51机械工业出版社3 3

39、）主要缺点：）主要缺点：技术相对较新，甚至不成熟；技术相对较新，甚至不成熟；发电效率偏低，目前不超过发电效率偏低，目前不超过30%30%；高度依赖信息与电子技术，必须与因特网技术同步发展，依靠网络和高度依赖信息与电子技术，必须与因特网技术同步发展，依靠网络和无线通信技术获得远程监控与技术支持。无线通信技术获得远程监控与技术支持。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术52机械工业出版社（3 3）微型燃气轮机发电应用）微型燃气轮机发电应用分布式能源供给系统；移动电站；分布式能源供给系统；移动电站；不间断供电系统；不间断供电系统；航空工业用地面电力机组；航空工业用地面电力机

40、组；军队、学校、医院、机关、住宅等用户的备用电源；军队、学校、医院、机关、住宅等用户的备用电源；新能源新能源/环保项目（垃圾填埋环保项目（垃圾填埋/生物应用）等领域。生物应用）等领域。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术53机械工业出版社3 3 微型燃气发电机组的电气系统与控制技术微型燃气发电机组的电气系统与控制技术 微型燃气轮机发电机组具有灵活使用的特点，结合信息技术及物联网微型燃气轮机发电机组具有灵活使用的特点，结合信息技术及物联网技术，在未来的能源系统中将占据重要的位置。技术，在未来的能源系统中将占据重要的位置。各类电力电子变换电源的构成都离不开有源器件（电力

41、电子器件、微各类电力电子变换电源的构成都离不开有源器件（电力电子器件、微电子器件）和无源器件（电容、电阻、电感和变压器），无源器件中的电子器件）和无源器件（电容、电阻、电感和变压器），无源器件中的电感、变压器和电容器约占整机电源重量或体积的电感、变压器和电容器约占整机电源重量或体积的50%50%以上。以上。发展趋势：发展趋势：微型燃机发电机组的中频化（微型燃机发电机组的中频化（1000Hz1000Hz以上）、中压化（以上）、中压化（1000V1000V以上）以上）提高发电机转子转速和输出电压的幅值；提高发电机转子转速和输出电压的幅值；降低输出电流、导线直径和发热。降低输出电流、导线直径和发热。

42、第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术54机械工业出版社微型燃机控制与电力变换系统总体结构微型燃机控制与电力变换系统总体结构 第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术55机械工业出版社在开机启动阶段工作原理图在开机启动阶段工作原理图启动启动电动状电动状态态蓄电池向逆变器蓄电池向逆变器提供直流电提供直流电封锁触封锁触发发第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术56机械工业出版社工作阶段流程图工作阶段流程图第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术57机械工业出版社（1 1）电源变换与控制系统的构成与功

43、能）电源变换与控制系统的构成与功能100kW100kW三相三相AC/DCAC/DC主变换器（整流器）主变换器（整流器）：将三相将三相5005001200Hz1200Hz、400400900V900V变化的交流电压经整流变为变化的交流电压经整流变为540V540V直流电压。直流电压。100kW 100kW 三相三相DC/AC DC/AC 主变换器（逆变器）主变换器（逆变器）：将将540V540V直流电压逆变为三相直流电压逆变为三相50Hz/400V50Hz/400V恒频、恒压的工频交流电压；恒频、恒压的工频交流电压；启动时变为启动时变为500Hz/400V500Hz/400V电源。电源。3kW

44、3kW 三相三相DC/AC DC/AC 变换器（逆变器）变换器（逆变器）：将将540V540V的直流电压逆变为三相的直流电压逆变为三相0 050Hz/400V50Hz/400V交流变频电源，驱动燃机增压器电动机，控制燃料增压器电动机交流变频电源，驱动燃机增压器电动机，控制燃料增压器电动机作变频调速运行，燃机启动阶段由蓄电池供电。作变频调速运行，燃机启动阶段由蓄电池供电。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术58机械工业出版社DC-DCDC-DC双向（可逆）变换器双向（可逆）变换器：为蓄电池充电或放电提供双向变换通为蓄电池充电或放电提供双向变换通道，并根据蓄电池的充电特

45、性限制充放电电流。道，并根据蓄电池的充电特性限制充放电电流。100kW/50Hz100kW/50Hz三相隔离变压器三相隔离变压器：具有滤波和隔离作用，同时减缓操作具有滤波和隔离作用，同时减缓操作冲击；利用变压器原副边绕组的感性特征，还可对输出电流低通滤冲击；利用变压器原副边绕组的感性特征，还可对输出电流低通滤波，使其变为平滑的正弦波形；变压器副侧绕组通常波，使其变为平滑的正弦波形；变压器副侧绕组通常Y Y接、带中心抽接、带中心抽头，以便构成三相四线的供电制式。头，以便构成三相四线的供电制式。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术59机械工业出版社（2 2）电源变换与控

46、制系统的技术指标）电源变换与控制系统的技术指标100kW100kW三相三相AC-DCAC-DC主变换器：主变换器：必须选用快速晶闸管；并且触发电路的同必须选用快速晶闸管；并且触发电路的同步信号必须快速跟踪发电机的电压频率，因此触发电路应具有频率锁相步信号必须快速跟踪发电机的电压频率，因此触发电路应具有频率锁相功能。功能。100kW100kW三相三相DC-AC DC-AC 主变换器：主变换器：启动时为发电机提供宽范围的变频电源，驱动发电机作电动运行，频启动时为发电机提供宽范围的变频电源，驱动发电机作电动运行，频率变化在率变化在0 0500Hz500Hz范围内变化，使发电机实现平稳的软启动；范围内

47、变化，使发电机实现平稳的软启动；启动结束后，为负载提供启动结束后，为负载提供50Hz/400V50Hz/400V的三相四线制恒频恒压电源；的三相四线制恒频恒压电源；它的工作频率变化范围大，对控制电路它的工作频率变化范围大，对控制电路PWMPWM调制的动态特性要求高、调制的动态特性要求高、控制较复杂。控制较复杂。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术60机械工业出版社系统采用微机协调控制和故障诊断：系统采用微机协调控制和故障诊断：预测可能发生的故障，及时显示、预测可能发生的故障，及时显示、报警，提高系统的可靠性。报警，提高系统的可靠性。主要技术经济指标：主要技术经济指标

48、：额定功率为额定功率为100kW100kW；输出的交流电压有效值为；输出的交流电压有效值为400V/400V/三相四线制；稳态输出电压调整率三相四线制；稳态输出电压调整率1 1；瞬态输出电压调整；瞬态输出电压调整率率15%15%+20%+20%；启动时电压稳定时间；启动时电压稳定时间1.5s1.5s；电压波动率；电压波动率0.8%0.8%；线电压正弦波形总畸变率线电压正弦波形总畸变率3%3%；输出额定频率；输出额定频率50Hz50Hz；稳态输出频率调；稳态输出频率调整率整率3 3；瞬态输出频率调整率；瞬态输出频率调整率7 7；启动时频率稳定时间；启动时频率稳定时间5s5s；频率波动率频率波动率

49、1.01.0。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术61机械工业出版社6.2.2 氢能、氢燃料电池发电与控制技术氢能、氢燃料电池发电与控制技术1 1 氢能及其利用氢能及其利用 氢是一种理想的新的氢是一种理想的新的“含能体能源含能体能源”，氢能在二十一世纪有可能在世界氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。氢有以下特点：氢有以下特点：氢的氢的重量最轻重量最轻；氢的；氢的导热性最好导热性最好；氢是；氢是最普遍的元素最普遍的元素；氢的发热值氢的发热值最高；最高；氢燃烧性能好、点燃快，燃点高，燃烧速度快氢燃烧性能

50、好、点燃快，燃点高，燃烧速度快；氢是；氢是最清洁最清洁的能源；的能源；氢能利用形式多氢能利用形式多；能以多种形式存在以；能以多种形式存在以适应贮运适应贮运。第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术62机械工业出版社氢是一种理想的航天动力燃料氢是一种理想的航天动力燃料氢是一种理想的氢是一种理想的车辆车辆动力燃料动力燃料氢是氢是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料氢是燃料电池的重要燃料氢是燃料电池的重要燃料第第6章章 分布式电源与微电网组网技术分布式电源与微电网组网技术63机械工业出版社2 2 氢燃料电池氢燃料电池介绍介绍