1、电气工程基础第十八章 分布式电源分布式发电：分布式发电：在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运行，组，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。或者同时满足这两个方面的要求。相对于集中发电的大型机组而言，其总的发电能力由分布在相对于集中发电的大型机组而言，其总的发电能力由分布在不同位置的多个中小型电源来实现；不同位置的多个中小型电源来实现；相对于过去的小型独立电源而言，其容量分配和布置有一定相对于过去的小型独立电源而言，其容量分配和布置有一定的规律，满足特定的整体要求。
2、的规律，满足特定的整体要求。分布式发电一般独立于公共电网而靠近用电负荷，可以包分布式发电一般独立于公共电网而靠近用电负荷，可以包括任何安装在用户附近的发电设施，而不论其规模大小和括任何安装在用户附近的发电设施，而不论其规模大小和一次能源的种类。一次能源的种类。一般来说，分布式电源是集成或单独使用的、靠近用户的一般来说，分布式电源是集成或单独使用的、靠近用户的小型模块化发电设备。小型模块化发电设备。电气工程基础第十八章 分布式电源 一、分布式发电的优点一、分布式发电的优点l 各电站相互独立，安全性高；各电站相互独立，安全性高；l 集中式供电的重要补充；集中式供电的重要补充；l 对区域电能质量和性
3、能实时监控，环保性好；对区域电能质量和性能实时监控，环保性好；l 配电损耗低，无需配电站；配电损耗低，无需配电站；l 调峰性能好，启停快速。调峰性能好，启停快速。电气工程基础第十八章 分布式电源二、分布式发电技术的分类二、分布式发电技术的分类电气工程基础第十八章 分布式电源一、风力发电一、风力发电 风力发电是将风能转化为电能的发电技术，它的输出功风力发电是将风能转化为电能的发电技术，它的输出功率由风能决定。率由风能决定。风力发电机发出交流电，经整流为直流电对蓄电池充电风力发电机发出交流电，经整流为直流电对蓄电池充电。再利用电力电子器件制造的。再利用电力电子器件制造的“逆变器逆变器将蓄电池中的直
4、流电将蓄电池中的直流电转化为三相恒频恒压的交流电。转化为三相恒频恒压的交流电。电气工程基础第十八章 分布式电源二、光伏发电二、光伏发电 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称电指的是太阳能光伏发电，简称“光电光电”。光伏发电是利用。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合串联
5、后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。光伏发电系统直接将太阳能转换为电能，光伏发电装置光伏发电系统直接将太阳能转换为电能，光伏发电装置由半导体器件组成，设计简单，坚固耐用，基本上不需要维由半导体器件组成，设计简单，坚固耐用，基本上不需要维护。护。电气工程基础第十八章 分布式电源光伏发电系统的形式主要有两种：光伏发电系统的形式主要有两种：1、独立光伏发电系统（离网系统）、独立光伏发电系统（离网系统）2、并网光伏发电系统、并网光伏发电系统电气工程基础第十八章 分布式电源1、光伏阵列、光伏阵列2、光伏控制器、光
6、伏控制器3、蓄电池组、蓄电池组4、逆变器、逆变器5、监控系统、监控系统6、负载、负载独立系统主要组成部分独立系统主要组成部分电气工程基础第十八章 分布式电源1 1、光伏阵列、光伏阵列2 2、并网逆变器、并网逆变器3 3、公共电网、公共电网4 4、监控系统、监控系统并网系统主要组成部分并网系统主要组成部分电气工程基础第十八章 分布式电源光伏阵列光伏阵列电池电池种类种类电池电池类型类型商用商用效率效率实验室实验室效率效率优点优点缺点缺点晶硅晶硅电池电池单晶硅单晶硅14%-17%23%效率高、技术成熟效率高、技术成熟原料成本高原料成本高多晶硅多晶硅13%-15%20.3%效率较高技术成熟效率较高技术
7、成熟原料成本较高原料成本较高薄膜薄膜电池电池非晶硅非晶硅5%-8%13%弱光效应好、成本相对较弱光效应好、成本相对较低低转化率相对较低转化率相对较低碲化镉碲化镉5%-8%15.8%弱光效应好、成弱光效应好、成本相对较低本相对较低有毒、污染环境有毒、污染环境铜铟硒铜铟硒5%-8%15.3%弱光效应好、成弱光效应好、成本相对较低本相对较低稀有金属稀有金属电气工程基础第十八章 分布式电源三、微型燃气轮机三、微型燃气轮机 微型燃气轮机，单机功率为微型燃气轮机，单机功率为25300 kW。基本技术特征是。基本技术特征是采用径流式叶轮机械（向心式透平和离心式压气机）以及回采用径流式叶轮机械（向心式透平和离
8、心式压气机）以及回热循环。随着全球范围内能源与动力需求结构特别是电力系热循环。随着全球范围内能源与动力需求结构特别是电力系统放松控制以及环境保护等要求的变化，微型燃气轮机发展统放松控制以及环境保护等要求的变化，微型燃气轮机发展迅猛。迅猛。电气工程基础第十八章 分布式电源微型燃气轮机工作流程微型燃气轮机工作流程 电气工程基础第十八章 分布式电源四、燃料电池四、燃料电池 燃料电池是一种不经燃烧直接将燃料的化学能转换为电燃料电池是一种不经燃烧直接将燃料的化学能转换为电能和热能的电化学装置。由阴极、阳极、电解质几个基本单能和热能的电化学装置。由阴极、阳极、电解质几个基本单元构成。燃料（氢气、甲烷等）在
9、阳极催化剂的作用下发生元构成。燃料（氢气、甲烷等）在阳极催化剂的作用下发生氧化反应，生成阳离子并给出自由电子；氧化物（通常为氧氧化反应，生成阳离子并给出自由电子；氧化物（通常为氧气）在阴极催化剂的作用下发生还原反应，得到电子并产生气）在阴极催化剂的作用下发生还原反应，得到电子并产生阴离子；阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子阴离子；阳极产生的阳离子或者阴极产生的阴离子通过质子导电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上，导电而电子绝缘的电解质运动到相对应的另外一个电极上，生成反应产物并随未反应完全的反应物一起排到电池外，与生成反应产物并随未反应完全的反应物一起排到电池外，与此同时
10、，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反应过此同时，电子通过外电路由阳极运动到阴极，使整个反应过程达到物质的平衡与电荷的平衡，外部用电器就获得了燃料程达到物质的平衡与电荷的平衡，外部用电器就获得了燃料电池所提供的电能。电池所提供的电能。电气工程基础第十八章 分布式电源阳极阴极电解质阳离子阴离子燃料氧化剂产出气体产出气体负载e 单个燃料电池仅仅能产生单个燃料电池仅仅能产生1V左右的电压，因此一般的左右的电压，因此一般的燃料电池系统将多个燃料电池串联起来组成燃料电池组，燃料电池系统将多个燃料电池串联起来组成燃料电池组，为用户提供所需要的电压。为用户提供所需要的电压。燃料电池组可以采用很多组电池串
11、联和并联，得到不燃料电池组可以采用很多组电池串联和并联，得到不同的电压、电流和功率。同的电压、电流和功率。电气工程基础第十八章 分布式电源 燃料处理器将碳氢化合物燃料转换为富含氢气的混合气燃料处理器将碳氢化合物燃料转换为富含氢气的混合气体，然后根据燃料电池的需要，再将混合气体去掉杂质体，然后根据燃料电池的需要，再将混合气体去掉杂质或其他气体成分，为燃料电池提供纯净的氢气。或其他气体成分，为燃料电池提供纯净的氢气。燃料电池系统还需要一个具有输出功率调节功能的逆变燃料电池系统还需要一个具有输出功率调节功能的逆变器系统，因为分布式发电系统中的负载为交流负载，而器系统，因为分布式发电系统中的负载为交流
12、负载，而且还需要与电力系统并网运行，而燃料电池直接输出的且还需要与电力系统并网运行，而燃料电池直接输出的是直流电。是直流电。电气工程基础第十八章 分布式电源三、分布式发电应用前景三、分布式发电应用前景 19701970年就有了分布式电源的概念，美国公共事业年就有了分布式电源的概念，美国公共事业管理政策法公布后，正式得以推广，并很快被其它国管理政策法公布后，正式得以推广，并很快被其它国家接受。家接受。“911911”后，出于对供电安全的考虑，美国等加后，出于对供电安全的考虑，美国等加快分布式供电系统研究和建设的步伐，在很多国家已快分布式供电系统研究和建设的步伐，在很多国家已颇具规模。颇具规模。目
13、前分布式电源站美国有目前分布式电源站美国有60006000多座；英国有多座；英国有10001000多座；日本有近多座；日本有近50005000家，总容量超过家，总容量超过600600万千瓦。万千瓦。20062006年欧盟国家的分布式供电系统达到年欧盟国家的分布式供电系统达到1.51.5万个左右。美国万个左右。美国计划到计划到20102010年和年和20202020年分别有年分别有20%20%和和50%50%以上的新建商以上的新建商用或办公建筑使用分布式供电系统，并且在用或办公建筑使用分布式供电系统，并且在20202020年将年将15%15%的现有建筑改由分布式电源供电。的现有建筑改由分布式电源
14、供电。电气工程基础第十八章 分布式电源 我国上海、北京、广州等大城市，我国上海、北京、广州等大城市，1010多年前就尝试分布多年前就尝试分布式供电。式供电。20052005年，我国首个分布式电力技术集成工程中心落年，我国首个分布式电力技术集成工程中心落户广州，标志着我国分布式供电技术进入实质性发展阶段。户广州，标志着我国分布式供电技术进入实质性发展阶段。冷热电三联供技术应用最广泛，发展前景较好，我国大冷热电三联供技术应用最广泛，发展前景较好，我国大部分地区的住宅、商业大楼、医院、公用建筑、工厂等，都部分地区的住宅、商业大楼、医院、公用建筑、工厂等，都有供电、供暖及制冷需求，而且很多地方配有自备
15、发电设备，有供电、供暖及制冷需求，而且很多地方配有自备发电设备，这些都为冷热电三联供提供了市场。这些都为冷热电三联供提供了市场。电气工程基础第十八章 分布式电源冷热电联供系统组成示意图冷热电联供系统组成示意图 余热锅炉等换热设备动力设备热 驱 动制冷机组电 驱 动制冷机组燃料电控设备公共电网电负荷需求冷负荷需求热负荷需求余热回收系统用电设备电气工程基础第十八章 分布式电源 热电转换装置热电转换装置 热冷转换装置热冷转换装置 热气机热气机 内燃机内燃机 微燃机微燃机 燃料电池燃料电池蒸汽轮机蒸汽轮机燃气轮机燃气轮机双效双效 单效单效 三效三效电气工程基础第十八章 分布式电源1.有一个有一个L=0
16、.5H的电感，其内阻的电感，其内阻r=0.5，电源为单相，电源为单相市电，求该电感消耗的有功功率和无功功率是多少？市电，求该电感消耗的有功功率和无功功率是多少？2.有一个采用有一个采用380V/50Hz供电的三相异步电动机，每供电的三相异步电动机，每相绕组的电感为相绕组的电感为1H，电阻，电阻0.02，采用三角形连接，采用三角形连接，假设其三相完全对称，求电机某绕组上的电流是多少假设其三相完全对称，求电机某绕组上的电流是多少？如果采用星形连接，则电机的相电流又是多少？如果采用星形连接，则电机的相电流又是多少？3.有一个有一个115V/400Hz的中频电源，需要设计一个负载的中频电源，需要设计一
17、个负载对其负载特性进行测试，要求负载的功率因数为对其负载特性进行测试，要求负载的功率因数为0.8，负载的有功功率为负载的有功功率为3KW，请设计该电源的负载？，请设计该电源的负载？4.分别通过三角函数法和复功率的方法由单相功率推分别通过三角函数法和复功率的方法由单相功率推导对称三相系统的三相功率。导对称三相系统的三相功率。作业作业1电气工程基础第十八章 分布式电源作业作业2 用所学的主接线、高压开关电器及主用所学的主接线、高压开关电器及主变压器知识和国标规定的设备符号图，设变压器知识和国标规定的设备符号图，设计一个电力线路网络图（包括发电机、变计一个电力线路网络图（包括发电机、变压器、高压开关电器、主接线、重要用户压器、高压开关电器、主接线、重要用户和普通用户等）。并说明其中元件选型、和普通用户等）。并说明其中元件选型、主接线的主要原则和优缺点。主接线的主要原则和优缺点。
