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1、分布式发电并网关键技术 及标准,新能源研究中心,目 录,概述,1,2,3,分布式发电对配电网的影响,分布式发电并网关键技术,分布式发电并网标准,5,分布式发电类型,4,为实现以智能电网为核心的低碳能源，以电力为中心的新一轮能源革命的序幕已经拉开，电网的形态和功能定位正在发生深刻的变化，电网的发展面临着前所未有的机遇和挑战：,安全可靠与经济高效问题,电网开放与优质服务问题,技术创新与高效管理问题,能源与环境问题,概述,可再生能源与电网的有机结合是智能电网的重要标志之一。利用可再生能源发电的形式可分为：,如大规模风电场、大型光伏电站等，通常并入高压输电网，进行统一调度。,集中式发电,分布式发电,投
2、资小、清洁环保、供电可靠、发电方式灵活，通常接入低压配电网。,概述,分布式发电的概念、定义与特征分布式发电的概念,概述,分布式电源是指接入35kV及以下电压等级、位于用户附近，就地消纳为主的电 源，包括同步发电机、异步发电机、变流器等类型。 GBT 33593-2017分布式电源并网技术要求,分布式发电的主要类型,光伏发电,风力发电,小水电,燃料电池发电,微型燃气轮机,储能电池组,概述,德国配电网的网架结构较多使用普通环式、拉手环式结构以及简单网格状结构。环式结构具有结构简单、运行经济的优点针对环式结构负载率不高的情况，德国电力公司一般允许故障后短时120的负载率，故正常运行时负载率最多可带到
3、60。 美国配电电压与输电电压一样趋向高压化，现以12kV和13kV系统为主体，另外还有33kV、34.5kV和69kV电压等级；家用配电方式一般采用一相三线的120/240V供电方式。 日本电网按照电压等级分为：500kV、220kV、66kV、22kV、6.6kV和100V，前三种为输电网，后三种为配电网； 22kV等级电网用于构成配电主干网； 6.6kV为通用配电方式，平均每条线路的供电长度约2.32km。 中国配电网的电压等级一般选为110kV及以下，大致涵盖了低压、中压和高压的各种电压等级；高压配电系统的电压等级通常选为35kV、66kV或110kV；中压配电系统的电压等级一般选为1
4、0kV (6.3kV)或20kV；低压配电系统的电压等级选为0.4kV。,国内外分布式光伏发电发展情况对比与启示,电网结构,国外分布式发电的特点,特征一：直接向用户供电，潮流一般不穿越上一级变压器。,概述,国外分布式发电的特点,特征二：装机规模小，一般为10MW及以下。18个典型国家（组织）中，13个为10MW及以下，3个为数十MW级，2个为100MW级。,美国、法国、丹麦、比利时等国家均将分布式电源的接入容量限制为10MW左右，瑞典的接入容量限制为1.5MW，新西兰为5MW。由于英国允许分布式电源的接入电压等级较高，相应的允许接入容量也较大，可达100MW。,概述,国外分布式发电的特点,特征
5、三：通常接入中低压配电网。18个典型国家（组织）中，8个为10kV及以下，7个为35kV级，3个为110（66）kV级。,德国、法国、澳大利亚等国家均将分布式电源接入电压等级限制在中低压配电网，国外的中低压配电网上限约为30kV。英国允许分布式电源接入66kV电压等级，这是由于66kV在英国仍属于中压配电网范畴。,概述,国外分布式发电的特点,特征四：发电类型主要为可再生能源发电、资源综合利用发电、高能效天然气多联供(能效一般达到70%以上)。,概述,我国:,光伏发电,光资源富集在西北和华北。西北华北荒漠地区适宜集中式开发。分布式光伏发电主要包括建筑屋顶和农牧区户用光伏。我国城市以高层建筑为主，
6、发展条件不及欧美。,风电,80%风能资源分布于三北和东南近海，适宜于集中开发；20%分布于中东部地区，其中大部分仍以集中开发为主，少量适宜分布式。,天然气,资源不足，管网设施不完善，当前存在开发热情高，但落实较少的情况，大规模发展天然气多联供存在不确定性。,小水电,小水电资源丰富，可开发资源达1.28亿千瓦，比欧洲条件好。,国外:,屋顶光伏,欧美发达国家建筑以中低层的独立住宅为主，宜发展屋顶光伏。,风电,欧洲大陆风电资源较分散，适宜发展分布式风电，但已近饱和。目前，欧洲风电开发已由陆上转向海上，集中式开发、高电压远距离输送是未来风电开发主导模式。,天然气,欧美各国油气占能源消费比重高，管网发达
7、。美国天然气产量世界第一，天然气消费占一次能源消费比重达到25%，天然气多联供发展条件较好。,资源条件,概述,国内外分布式发电发展对比,从结构上看，我国分布式电源以小水电为主居世界第一；近年来余热、余压资源综合利用和生物质发电增长连续翻番，居世界前列；但分布式光伏、风电、天然气多联供还处于发展初期，规模相对较小。,光伏发电：自2010年以来增长迅速，增幅超过主要光伏装机大国。 天然气多联供：我国天然气发电装机仅为美国的6%，产业发展缓慢。 风电：我国分布式风力发电规模远小于德国、丹麦、西班牙等欧洲国家，处于起步阶段。 小水电：居世界第一位。,概述,我国分布式发电的定义,针对“分布式电源”或“分
8、布式发电”，国内在国家政策、国家和行业技术标准、国家电网公司等层面均给出了定义。 （1）国家政策定义 分布式发电，是指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。 分布式发电管理暂行办法（发改能源20131381号）,概述,我国分布式发电的定义,（2）国家和行业标准定义 分布式电源是指接入35kV及以下电压等级、位于用户附近，就地消纳为主的电源，包括同步发电机、异步发电机、变流器等类型。 GBT 33593-2017分布式电源并网技术要求 NBT 32015-2013分布式电源接入配电
9、网技术规定,概述,我国分布式发电的定义,（3）国网公司文件中的定义 分布式电源，是指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户侧自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。包括太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电（含煤矿瓦斯发电）等。 关于印发分布式电源并网相关意见和规范（修订版）的通知（国家电网办20131781号）,概述,我国分布式发电的定义,概述,政策与管理,概述,指由政府制定的有关法律、法规和条例，政府批准的技术政策、法规、条例和其他一些具有指令性的规定。,由政府制定或批准执行的各类经济刺激措
10、施。,指可再生能源技术在研究开发和试点示范活动中，政府所采取的行动。,在项目实施过程中，采用某些有利于新能源与可再生能源技术进步的新的运行机制和方法。,政策与管理,概述,政策与管理,概述,政策与管理,概述,政策与管理,概述,政策与管理,概述,分布式发电管理暂行办法(发改能源20131381号)明确了分布式发电项目建设管理、电网接入、运行管理、政策措施等方面要求。,关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知(国能新能2014406号)鼓励开展多种形式的分布式光伏发电应用；加强对建筑屋顶资源使用的统筹协调；建立简便高效规范的项目备案管理工作机制；完善分布式光伏发电发展模式;完善分布式光伏发电接网和
11、并网运行服务；加强配套电网技术和管理体系建设。 “在地面或利用农业大棚等无电力消费设施建设、以35千伏以下电压等级接入电网（东北地区66千伏及以下）、单个项目容量不超过2万千瓦且所发电量主要在并网点变电台区消纳的光伏电站项目，纳入分布式光伏发电规模指标管理，执行当地光伏电站标杆上网电价，电网企业按照分布式发电管理暂行办法的第十七条规定及设立的“绿色通道”，由地级市或县级电网企业按照简化程序办理电网接入并提供相应并网服务。”,实施光伏扶贫工程工作方案的通知(国能新能2014447号)明确在光照条件良好的15个省区451个贫困县的3.57万个贫困村开展光伏扶贫工作，到2020年完成200万户光伏扶
12、贫项目建设。,政策与管理,概述,关于开展分布式发电市场化交易试点的通知【发改能源20171901号】 关于开展分布式发电市场化交易试点的补充通知【发改办能源20172150号】 “试点地区电网企业对2020年底前接入配电网就近消纳的光伏发电、风电等项目，按既有变电站、已规划改造扩容和新建变电站三种情况测算接入能力。”,目 录,概述,1,2,3,分布式发电对配电网的影响,分布式发电并网关键技术,分布式发电并网标准,5,分布式发电技术简介,4,光伏发电技术是一种将太阳辐射能通过光伏效应、经光伏电池直接转换为电能的发电技术，它向负荷直接提供直流电或经逆变器将直流电转换为交流电。目前商业化薄膜电池效率
13、为6%11%，晶体电池效率为13%17%，其成本仍然较高，发电效率有待提高，但是由于光伏发电是在白天发电，与负荷的最大电力需求有很好的相关性，今后将有更大的应用前景。,分布式发电技术简介,光伏发电技术,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能资源评估,对于大多数太阳能设备来说，主要利用直接辐射部分。,到达地球表面 的太阳能辐射,投射到地球表面 的那部分光线,通过大气、云、雾、 尘埃等散射而到达地 球表面的太阳光线,太阳总辐射能 = 直接辐射 + 散射辐射,太阳辐射能,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能光伏发电,太阳能资源评估,太阳角,太阳赤纬角：太阳光线与地球赤道面的交角,n为一年中的天
14、数,太阳高度角h：向量S与地平面之间的夹角,太阳方位角：向量S在地平面上投影线与南 北方向线之间的夹角,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能资源评估,太阳能辐射量计算,太阳能总辐射,利用常规气象资料推算,应用卫星资料反演,用模式计算,方便快捷 较高精度 易于推广,输入资料的获取较难 精度难易保证 （探索阶段）,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能资源评估,太阳能辐射量计算,日天文总辐射量,式中：,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能资源评估,太阳能宏观评估,太阳能评估指标,太阳能资源丰富程度 太阳能资源稳定程度 太阳能资源利用价值 太阳能日资源最佳利用时段,以太阳总辐射的年总量为指
15、标， 进行太阳能资源丰富程度评估。,一年中各月日照时数大于6小时 的天数最大值与最小值的比值。,利用各月日照时数大于6小时的天数 为指标，反映一天中太阳能资源的利 用价值。,利用太阳能日变化特征作为指标， 评估太阳能资源日变化规律。,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能资源评估,中国水平面太阳辐射分布图,我国太阳能资源丰富程度,分布式发电技术简介,光伏发电技术,太阳能资源评估,太阳辐射观测系统,分布式发电技术简介,光伏发电技术,光伏电池类型,分布式发电技术简介,光伏发电技术,常见硅系太阳能电池 单晶硅太阳能电池：转化效率高（最高可达19%），建设电站占地面积小，输出功率大，稳定性好，使用寿
16、命长（可达25年以上），弱光特性较差。 多晶硅太阳能电池：成本低于单晶硅电池，转换效率比单晶硅电池低2个百分点，在组件封装、电站建设等环节成本增加。 多晶硅和微晶硅薄膜太阳能电池：用硅量少，无效率衰退问题，可在廉价底衬材料上制备，成本远低于单晶硅电池，但效率高于非晶硅薄膜电池。 非晶硅薄膜太阳能电池：转换效率较低（6%8%），面积较大，但成本低廉，便于大面积工业化生产，适用于大面积发电。,光伏电池类型,分布式发电技术简介,光伏发电技术,晶体硅电池与薄膜电池比较,光伏电池类型,分布式发电技术简介,光伏发电技术,光伏组件支架及跟踪型式,按追光方式分为固定式、单轴跟踪式、双轴跟踪式三种型式,与固定式相比，单轴跟踪式工程造价提高510
