分布式发电

分布式发电，也称为分布式能源，即现场发电（OSG）或区域/分散式能源，是指通过各种小型的，与电网连接或与配电系统相连的设备进行的发电和存储，称为分布式能源资源（DER）。

常规电站，如煤、气以及核动力电厂，以及水电大坝和大型太阳能发电站，是集中式的，往往需要的电能被传输长距离。相比之下，DER系统是分散的、模块化的、更灵活的技术，尽管其容量仅为10 兆瓦（MW）或更小，但它们却靠近它们所服务的负载。这些系统可以包含多个生成和存储组件。在这种情况下，它们被称为混合发电系统。

DER系统通常使用可再生能源，包括小型水力、生物质、沼气、太阳能、风能和地热能，并且在电力分配系统中起着越来越重要的作用。用于电力存储的并网设备也可以归类为DER系统，通常称为分布式能源存储系统（DESS）。通过界面，可以在智能电网内管理和协调DER系统。分布式发电和存储能够从许多来源收集能量，并且可以降低环境影响并提高供应安全性。

微电网是现代的、局部的、小规模的电网，与传统的集中式电网（macrogrid）相反。微电网可以与集中电网断开连接并自主运行，增强电网弹性，并有助于减轻电网干扰。它们通常是低压交流电网，经常使用柴油发电机，并由其服务的社区安装。微电网越来越多地使用不同分布式能源的混合物，例如太阳能混合动力系统，这xxx减少了碳排放量。

分布式发电系统（DER）是一种小型发电或存储技术（通常在1 kW到10,000 kW之间），用于替代或增强传统的电力系统。分布式发电系统通常的特征是每千瓦的初始资本成本高。DER系统也用作存储设备，通常称为分布式能量存储系统（DESS）。

DER系统可能包括以下设备/技术：

• 联合热能（CHP），也称为热电联产或三联产
• 燃料电池
• 混合动力系统（太阳能混合动力和风力混合动力系统）
• 微型热电联产（MicroCHP）
• 微型涡轮机
• 光伏系统（通常是屋顶太阳能PV）
• 往复式引擎
• 小型风力发电系统
• 斯特林发动机
• 或以上各项的组合。例如，混合光伏、CHP和电池系统可以为单户住宅提供完整的电力，而无需花费过多的存储费用。

分布式热电联产来源使用蒸汽轮机、天然气燃料电池、微型涡轮机或往复式发动机来转动发电机。然后，将热排气用于空间或水加热或驱动吸收式冷却器进行冷却，例如空调。除了基于天然气的计划外，分布式能源项目还可以包括其他可再生或低碳燃料，包括生物燃料、沼气、垃圾填埋气、污水、煤层气、合成气和伴生气。

Delta-ee顾问在2013年表示，在2012年，Ene Farm项目在日本的总销量为20.000辆，占全球总销量的64％，微型燃料热电联产在传统系统中的销量超过了传统系统。PEM燃料电池单元的使用寿命大约为60,000小时，该单元在夜间关闭，这意味着估计使用寿命为10到15年。安装前的价格为$ 22,600。2013年，国家补贴了50,000辆汽车。

此外，使用天然气的熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池（如FuelCell Energy和Bloom能源服务器的天然气）或废物转化为能源的过程（如Gate 5能源系统）被用作分布式能源。

光伏，是迄今为止最重要的太阳能技术，分布式发电的太阳能发电，利用太阳能电池组装成太阳能电池板将阳光转换为电能。这是一项快速发展的技术，每两年将其全球安装量增加一倍。光伏系统的范围从分布式，住宅和商业屋顶或建筑物的集成安装，到大型集中式公用事业规模的光伏电站。

最主要的光伏技术是晶体硅，而薄膜太阳能电池技术约占全球光伏部署的10％。近年来，光伏技术提高了太阳光到电能的转换效率，降低了每瓦的安装成本以及能源回收时间（EPBT）和平均电费（LCOE），并且达到了2014年，至少有19个不同市场的电网均价。

作为大多数可再生能源，与煤炭和核能不同，太阳能光伏发电是可变且不可调度的，但没有燃料成本、运营污染，并且xxx减少了采矿安全和运营安全问题。它每天在当地中午左右产生峰值功率，其容量系数约为20％。

风力涡轮机可以分配能源，也可以按公用事业规模建造。它们的维护成本低、污染少，但是与公用事业规模的风不同，分布式风的成本要比其他能源高得多。与太阳能一样，风能是可变的且不可分配。风塔和发电机因大风而承担重大的可保责任，但具有良好的操作安全性。风力混合动力系统的分布式发电将风力与其他DER系统结合在一起。一个这样的例子就是将风力涡轮机集成到太阳能混合动力系统中，因为风能补充太阳能，因为每个系统的高峰运行时间发生在一天和一年中的不同时间。

出于可靠性的考虑，分布式发电资源将与中央站互连到相同的传输网格。将这些资源集成到网格中会发生各种技术和经济问题。在电能质量、电压稳定性、谐波、可靠性、保护和控制方面出现技术问题。必须检查电网中保护设备的行为，以了解分布式发电和中央电站发电的所有组合。分布式发电的大规模部署可能会影响整个电网的功能，例如频率控制和储备分配。结果，智能电网功能、虚拟电厂和电网能量存储（例如加油站的电力）已添加到电网中。

每个分布式发电资源都有其自身的集成问题。太阳能光伏发电和风能发电都是间歇性且不可预测的，因此它们会产生许多电压和频率稳定性问题。这些电压问题会影响机械式电网设备，例如有载分接开关，这些设备的响应频率太高，并且比公用事业公司预期的磨损快得多。此外，在高太阳能发电期间，如果没有任何形式的能源存储，公司必须在日落时间附近迅速增加发电量，以补偿太阳能发电的损失。如此高的斜坡率产生了业界所说的“ 鸭嘴曲线”，这是未来电网运营商的主要关注点。如果可以实施、存储可以解决这些问题。飞轮已显示出出色的频率调节能力。而且，与电池相比，飞轮具有更高的可循环性，这意味着它们在经过大量的循环（大约10,000个循环）后仍保持相同的能量和功率。短期使用的电池，如果使用范围足够大，可以帮助使鸭嘴曲线变平并防止发电机使用波动，并有助于维持电压曲线。然而，成本是能量存储的主要限制因素，因为与液体化石燃料相比，每种技术的大规模生产都非常昂贵，并且能量密度相对较低。最后，帮助集成光伏系统以实现适当的分布式发电的另一种必要方法是使用智能混合逆变器。当产生的能量多于消耗的能量时，智能混合逆变器会存储能量。当功耗高时，这些逆变器可减轻配电系统的功率。

由于增加了DG的使用，已经做出了一些努力来缓解电压和频率问题。最值得注意的是，IEEE 1547为分布式能源的互连和互操作性设定了标准。IEEE 1547设置了特定的曲线来表示何时清除故障，具体取决于干扰后的时间以及电压不规则或频率不规则的幅度。电压问题也使旧设备有机会执行新操作。值得注意的是，逆变器可以调节DG的电压输出。改变逆变器阻抗可以改变DG的电压波动，这意味着逆变器具有控制DG电压输出的能力。为了减少DG集成对机械电网设备的影响，变压器和有载分接开关有可能实现特定的分接运行与电压运行曲线，从而减轻了由于DG引起的电压不规则的影响。也就是说，有载分接开关对电压波动的响应比由DG设备产生的电压波动要持续更长的时间。

现在可以将光伏，电池和热电联产等技术结合起来，构成独立的分布式发电系统。

最近的工作表明，这种系统的电费水平较低。

现在，许多作者认为这些技术可能导致大规模的电网叛逃，因为消费者可以使用主要由太阳能光伏技术组成的离网系统发电。例如，落基山研究所提出可能存在大规模的网格缺陷。这由中西部的研究支持。