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1、分布式综合能源系统 东南大学 二一五年三月 报告人：顾 伟 wgu 13814005169 东南大学电气工程学院 目 录 一、分布式发电与微电网 二、冷热电联供 三、分布式综合能源系统 分布式发电技术分布式发电技术 利用各种分散存在的能源进行发电供 能的技术。如: n风能、太阳能等可再生能源发电技术 ； n天然气为燃料的冷/热/电联供技术（ 简称：CCHP ） 优点：可利用丰富的清洁和可再生 能源。 缺点：一些可再生能源具有间歇性 和随机性。 分布式 能源 风能 太阳能 海洋能 其他 生物质 天然气 分布式发电发展政策分布式发电发展政策 美国： n通过生产税抵免政策和可再生能源配额等政策鼓励风
2、电发展。 n2008年美国能源部开展了“20%风能目标可行性研究”，认为2030 年美国风电占总消费电量20%是可行的。 欧盟： n通过提供度电补贴的方式鼓励风电发展。一种形式是直接固定上网电 价，电网企业按政府规定电价收购风电；另一种形式是风电项目参与市 场竞价，政府在市场电价基础上基于一定补贴。 n2010年欧盟成员国提交了“可再生能源国家行动计划”。 中国： n出台了中华人民共和国可再生能源法，建立包含优先上网、标杆 电价、成本分摊等相关内容的可再生能源政策体系。 分布式发电现状分布式发电现状 2000201320002013年世界风电装机容量及增长率年世界风电装机容量及增长率 （全球风
3、能理事会） n全球已有103个国家和 地区在开发和利用风电； n2013年风电发电量约 6400亿千瓦时，约占发 电总量的2.9%； 分布式发电现状分布式发电现状 2000201320002013年世界太阳能发电装机容量及增长率年世界太阳能发电装机容量及增长率 （欧洲光伏工业协会） n欧洲是目前光伏发电发展 规模最大的地区； n2013年太阳能光伏发电 量约1600亿千瓦时，约占 发电总量的0.7%； 分布式发电现状分布式发电现状 2013年全球风电装机容量居前十的国家基本情况 资料来源：全球风能理事会，Annual Market Update 2013，全球新能源发展报告2014 序号国家风
4、风机装机容量 （万千瓦） 占本国总总装机 比重（%） 1中国77166.2 2美国61095.7 3德国342519.3 4西班牙229621.8 5印度20158.1 6英国105311.1 7意大利8556.9 8法国8256.4 9加拿大7805.8 10丹麦47733.9 序号国家光伏装机容量 （万千瓦） 占本国总总装机 比重（%） 1德国357120.1 2中国19421.6 3意大利179314.4 4日本13814.7 5美国13731.3 6西班牙5345.1 7法国4673.6 8英国3383.6 9澳大利亚亚3305.2 10比利时时29814.3 2013年全球光伏装机容
5、量居前十的国家基本情况 中国分布式中国分布式发电示范工程发电示范工程 河北张北国家风光储输示范工程甘肃酒泉风电基地 青海格尔木光伏发电基地浙江海宁分布式光伏发电 分布式发电前景广阔分布式发电前景广阔 对对能源发展趋势的预测能源发展趋势的预测 （德国乌帕塔尔气候环境与能源研究院&德国西门子研究中心 ） 分布式可再生能源发 电比例逐步提高 分布式发电并网带来的挑战分布式发电并网带来的挑战 优点：接入方便，运行简单 缺点： n系统故障退出运行 n间歇性影响周边用户 n能源综合优化困难 n对电网运行调度提出了挑战 上述缺点已制约了DG的发展 以分布式电源（DG）为单元 输电 网络 高压配网 110KV
6、 GGGG 中压配网 35/10KV 低压配网 0.4KV 负荷 负荷 DGDG DG DGDG 需要新的技术来解决分布式发电的高效利用问题！（微电网） 微电网定义微电网定义 大型电厂升压变 配电变压器 枢纽变电站 配电变压器 常规电网 配电变压器 工厂企业 内燃机 居民 光伏 电池 燃料电池 商业建筑 商业建 筑 内燃机 飞轮 储能 燃气 轮机 燃气 轮机 微电网简称微网，是由分布式电源、 储能和负荷构成的独立可控供能系统， 是发挥分布式电源效能的最有效方式。 微网优势： n 实现多种能源综合互补利用 n 保障重要负荷的持续供电 n 解决偏远地区的供电问题 n 提高供电可靠性和电能质量 n
7、分布式发电大规模工业化应用的关键 实施能源可持续发展战略的重要手段 微网 技术 微网 微电网的主要作用微电网的主要作用 12 12 提高抗灾能力及应急供电提高抗灾能力及应急供电 新农村电气化新农村电气化 最大化接纳分布式电源最大化接纳分布式电源 节能降耗、提高能效节能降耗、提高能效 智能电网智能电网的的 有机组成部分有机组成部分 满足用户多类满足用户多类 电能质量需求电能质量需求 国内外研究现状国内外研究现状 国家代表性的基础项目相关技术 美国 Madriver微电网美国第一个微电网示范性工程 美国电力可靠技术解决方案协会 （GERTS） 美国著名微网研究机构，于2006年开始 进行微电网的示
8、范工程 夏威夷等洁净能源计划可再生能源发电技术 欧盟国家 欧盟科技框架计划 第5框架计划（1998-2002）开始资助 微电网的、研究，第6框架计划（2002- 2006）研究对象发展到多个微电网的并 列运行 MICROGRID计划微电网运行与控制技术等 日本 青森县微电网示范工程 全部采用可再生能源（风能、太阳能和 生物质能）供给电能和热能 新能源产业技术综合开发机构（ NEDO） NEDO于2003年启动可再生能源的地区 配电网项目，建立了3个微电网示范工程 美国美国 美国微网示范工程CERTS 系统组成 三台60kW燃气轮 机 三条馈线，负荷可 分为一般负荷，可 控负荷和敏感负荷 美国微
9、网示范工程NREL 微网组成 200kW电网模拟 燃气轮机，蓄电池， 光伏，风机，柴油机 直流母线 示范目的 分布式发电系 统可靠性测试 分布式发电， 微网运行导则 制定 美国微网示范工程DETL 微网组成 电网模拟 光伏，燃料电池 ，燃气轮机，风 机 示范目的 建立微网经济模 型 特定地点建设微 网可行性 加快微网技术和 制度上认知度 含分布式电源配 电网规划美国微网示范工程Mad river 示范目的 分布式发电系统 可靠性测试 欧盟欧盟 示范目的： 联网联网孤岛自动切换 黑启动能力 维持孤岛运行24小时 蓄电池智能充放电管理 微网组成： u 380V，50Hz系统 u 335kW光伏，蓄
10、电池 u 提供200幢别墅电力 荷兰兰的Zutphen度假村，荷兰兰首个微网项项目 日本日本 日本微网示范工程 Sendai 微网组成： 燃料电池，内燃机 ，光伏 动态电压调节器 直流母线 示范目的： 供电质量分为A， B1，B2，B3四个 等级，通过上层调 度管理，实现不同 等级供电质量 中国中国 舟山东福山岛： 风光柴储海水淡风光柴储海水淡 化综合示范工程化综合示范工程 1 南京： 风光储微网综合风光储微网综合 示范工程示范工程 2 离网型微网工程，含 210kW风电、100kW光 伏、200kW柴发、海 水淡化装置及铅蓄储 能系统。 并网型微网工程，可 实现并网/孤网的切 换，含15kW
11、风电、 30kW光伏及铅蓄储能 系统。 南麂离网型微网综合示范工程 现状 南麂是联合国教科文组织世界生物圈保护区和国家级海洋自然保护区 ，是中国唯一的世界级贝类保护区。由于远离大陆，常年用电紧张， 尤其是现阶段完全依靠柴油发电，不符合建设生态海岛、环保海岛的 主题要求。 南麂离网型微网综合示范工程 光伏发电500kW电动汽车充换电站（兼储能） 风力发电11*100kW柴油机发电1.1MW 海洋能发电100kW 特点 南麂微网综合示范工程是一个可靠性要求高，分布式电源种类多样 的复杂离网型微网系统，可对微网设计方法、控制保护策略、能量 管理方法、优化运行策略及评价指标体系综合进行测试与验证。 鹿
12、西并网型微网综合示范工程 光伏发电500kW 储能电站 风力发电1.2MW柴油机发电1.2MW 35kV 35kV 35kV 10kV 特点 浙江鹿西微网综合示范工程为并网型综合微网示范工程，可实现微网并网 与孤网两种模式的灵活切换，同样可以对微网设计方法、控制保护策略、 能量管理方法、优化运行策略及评价指标体系综合加以测试与验证。 微型电网微型电网 微型电网微型电网 东南大学 江苏省智能电网技术与装备重点实验室 目 录 一、分布式发电与微电网 二、冷热电联供 三、分布式综合能源系统 冷热电联供型微电网冷热电联供型微电网 冷热电联供型微电网是一种以联供设备为核心，包含多个分布式单元 （发电、负
13、荷、储能、蓄热等），存在多元能量平衡的微电网形态。具有能 源利用率高、供电可靠性高、环境污染小、调度灵活等特点。 通过对余热的回收利用，多联供能够实现对一次能源的高效 利用，单位能源的产出效益从40%提高到85%以上。 背景及现状背景及现状 1999年提出“CCHP创意”和“CCHP2010年纲领” 到2020年，50%新建商用、写字楼类建筑及15%现有商用、写字楼类 建筑将采用燃气分布式能源联供系统 热电联供系统为热源的区域供热系统是仅次于燃气、电力的第三大公 益事业 大型建筑物空调有七成以上采用吸收式制冷机 美国 成立COGEN Europe组织，11%的市场占有率 丹麦，分布式联供系统占
14、电力市场的比例超过60% 德国，预计到2020年，德国联供系统的市场份额将从目前的12.5%增 加至25% 日本 2010 年中国燃气冷热电三联供系统装机容量达到400 万千瓦，其中 中小型分布式冷热电三联供装机容量超过250 万千瓦 到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模 达到5000万千瓦 欧盟 中国 冷热电联供型微电网结构冷热电联供型微电网结构 燃料电电池型热电联热电联 供微电电网结结构微型燃气轮轮机型热电联热电联 微电电网结结构 联供设备 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 日本东京地区CCHP系统 包括东京瓦斯大楼、东芝 大楼、靠海大楼 4台燃气轮机，装机
15、容量 4400KW 区域性热电冷三联供系统 产生0.78Mpa蒸汽和7冷水 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 燃气轮机1500kW； 余热蒸汽锅炉4.6t/h； 蒸汽轮机90kW驱动燃气压缩机； 太阳能发电80kW可作燃气轮机的启动电源； 吸收式制冷机利用蒸汽轮机排热； 压缩式制冷机补充制冷； 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 东京世贸中心大厦 建筑面积 12 万平方米，五星级酒店、公寓 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 清华科技园A-02 （文津国际大厦） 内燃机：21160kW 余热直燃机：21745kW 电制冷机：2700RT 燃气锅炉：1.4MW+4.2MW 燃气内燃机4台
16、，总发电能力3000kW 余热烟气热水型冷温水机组 水源热泵 蓄热及蓄冰装置 19.6万平方米建筑供电 8.6万平方米建筑空调、生活热水 供能规模 主要设备 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 蟹岛三联供能源中心 大型 发电机 热泵机组 太阳能 蟹岛三联供系统原理图 小型 发电机 供电 备用锅炉 生活热水 供电 供电 供电 余热 余热机组 余热 电源 采暖 蓄热水槽 湖水 备用冷却 制冷 冷却 制冷 冷却 供热热源 供热 制冷 供冷 蓄冰槽 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 发电 蟹岛三联供系统能源利用 发电 余热 水源 热泵 湖水 吸收制冷、供热 与太阳能热水系统联合供应生活热水 夏季日间供冷、夜间蓄冰 冬季日间供热、夜间蓄热 发电机备用冷却 夏季制冷循环冷却 冬季热泵循环低温热源 冷热电联冷热电联供工程介绍供工程介绍 主要供能源中心热泵、水
