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1、XXXXX毕业设计（论文）外文翻译原文题目：Microgrids and Distributed Generation译文题目：分布式发电和微网 学院名称：XXXXXX 专业班级：XXXXXX学生姓名：XXXXXX 微网和分布式发电Robert H. Lasseter, Fellow, IEEE Abstract : Application of individual distributed generators can cause as many problems as it may solve. A better way to realize the emerging potential
2、of distributed generation is to take a system approach which views generation and associated loads as a subsystem or a “microgrid”. The sources can operate in parallel to the grid or can operate in island, providing UPS services. The system will disconnect from the utility during large events (i.e.
3、faults, voltage collapses), but may also intentionally disconnect when the quality of power from the grid falls below certain standards. Utilization of waste heat from the sources will increase total efficiency, making the project more financially attractive. University of Wisconsin Laboratory verif
4、ication of microgrid control concepts are included. CE Database subject headings: CHP, distributed generation, intentional islanding, inverters, microgrid, power vs. frequency droop, voltage vs. reactive power droop.摘要：应用分布式发电技术造成的问题与它能解决的问题相比是一样多的。为了更好地实现分布式发电，就是将其包含的发电机组和与之关联的负载组成的系统当做子系统或微网来处理。这个
5、微网可以并网运行或者以孤岛的方式运行，提供不间断电源。当微网发生大事件（故障、电压崩溃）或者功率因素跌落到某个标准值时，它会自动与大电网分离，从而保证大电网的稳定运行。此外利用发电时产生的余热，有利于提高整体的效率，使得项目具有更好的经济效益。美国的威斯康辛大学实验室在这方面进行了相关的实验，对微网这个概念作出了更加详细的诠释。关键词：热电联产，分布式，孤岛模式，逆变器，微网，功率与频率衰减特性，电压与无功功率的衰减特性1. 引言随着社会经济的发展以及技术的不断改进，人们对电能的需求提出了更高的要求。由于传统的发电模式存在效率低、能耗大以及经济效益低等诸多的问题，而新兴的技术具有低排放、低经济
6、成本、搞经济效益等优势，分布式发电在逐渐取代原来的传统模式。与此同时，分布式发电涵盖的范围非常广，这其中包括内燃机，微型燃气轮机，燃气涡轮发电机，光伏，燃料电池和风能发电。这些新技术的应用，为电网输送更加可靠、高质量的电能提供了保障。虽然分布式发电在美国的普及程度还没有达到显着水平，然而，这种情况正在发生迅速的改变，这让我们更加要注意这种发电方式带来的与原来的配电系统不匹配的问题。滥用分布式发电造成的问题与它当初解决的问题是一样多的。一种更好开发分布式发电潜能的方式就是将包含分布式发电机和与之关联的负载的系统当做子系统或微网来处理控制。这种方法考虑到通过当地的调度中心调度分布式发电，从而减少或
7、消除中心调度带来的诸多不便。在大电网受到干扰时，分布式发电机以及相应的负载能够从大电网系统中分离出来独立运行，从而保证输电网的稳定运行。分布式发电以及相应的负载以孤岛模式运行与大电网统一运行具有更高的供电可靠性。正因为单个分布式发电的模式较小，这有利于利用热负荷产生的预热，可以把这一部分的热量用来发电，这样一来，分布式发电的系统的总效率又翻了一倍。目前，大多数的微电网是以负载与分布式电源组合的形式出现的，正是因为这种形式，微电网可以以孤岛模式运行，也可以很方便地利用热负荷的余热。解决上述问题的方案都要依靠复杂的通信和控制，通过大量的现场采集工作来实现。这篇文章的目标就是阐述一种新的、不需要复杂
8、的控制的应用控制方式以发电机为基础，使用得“即插即用”模式的控制方式，这种模式不需要过于复杂的通信控制方式。随着智能电力电子接口、智能的电网断开和重新同步合闸开关等技术的发展应用，在一定程度上，降低微电网的运行成本，提高小规模的分布式发电系统（装机容量10100KW的系统）的可靠性。我们研究工作的目标是如何更好的利用由小规模分布式发电系统带来的诸多好处，比如说利用热负荷的余热、提高更高功率的电源给负载等。就目前而言，“电网”的概念是狭义的、一成不变的，微网的概念的提出吸引了那么多的人，是因为它在原来的电网的基础上发展出来的，并不是凭空捏造的，同时微电网不需要重新设计或重新建造的原来电网系统的主
9、体框架以及它自身具有的诸多的优势得到了快速发展。2.新兴发电技术分布式发电技术应用有利于促进天然气技术地进一步发展。尽管在备用状态和短期运行的方式下，仍然是以柴油为燃料的系统为主，但是就目前的形式而言，人们可以更高效率地利用天然气，同时，天然气的经济成本、环境影响更适合现在的发展趋势。在满足经济和环境的要求的前提下，活塞式发动机技术向着改善能量密度，增加燃料利用率，减少排放的目标发展。通过更好的设计和控制燃烧的过程，天然气发动机的废气排放量得到了显著的降低。技术较为先进的稀燃天然气发动机氮化物排放量可达到50ppmv的标准，这是一个巨大的改变，但要在大部分的发动机中应用，需要使用催化剂。至于效
10、率，我们希望达到50%，但实际上，效率约为35%，就目前而言，高效率和低排放的目标尚未实现同步。微型燃汽轮机是一项重要的新型技术。它们机械结构简单，是一个单轴设备通过空气轴承的连接，中间连接的地方不需要任何的润滑油。它们的设计结合了可靠性较高的商业飞行器辅助动力装置和低成本的汽车增压涡轮器。发电机的转子根据工作的需要会工作在不同的转速下（通常在5万-10万转之间），这种变速操作必须要有可靠的、高性能的电力电子接口连接到电气系统。世界上，许多国家成功的使用微型燃汽轮机来发电，例如：Capstone公司发明的30kw和60kw燃气轮机产品，由欧洲制造商Bowman和Turbec两家公司制造。先进的
11、燃烧系统，使得该系统的氮氧化物排放量小于10 ppmv，同时，也大大降低了一氧化碳的排放量。然而更大规模的燃气涡轮机、活塞式发动机以及改良型的燃气轮机会排放更多的氮氧化物。微型燃气轮机能使用天然气和一些液体燃料等不同的燃料工作，它们的工作效率大概在28-30%左右。除此之外，还有一种新型技术燃料电池，它是通过氢气和氧气的结合产生电能，同时排放出水蒸气的原理工作的。排放出来的氮化物和二氧化碳回归大自然后，经过大自然的某种反应，可以重新生成天然气或者产生其他燃料电池需要的气体。与微型燃气轮机相比，燃料电池具有更高的效率和更低的排放，但是目前价格比较昂贵。200KW的磷酸电池已经在商业领域得到应用，
12、与此同时，高温固体氧化物和熔融碳酸盐电池分布式电源中的应用也特别具有前景。汽车公司一直在努力改进汽油或重整其他普通燃料，使其用于低温质子交换膜的燃料电池上。如果汽车的燃料电池做到每千瓦仅花费100美元的成本，这将给汽车工业产生革命性的影响。3.新发电技术的问题和利益3.1 控制问题分布式发电一个很突出的问题就是，从技术层面上来看，我们很难控制大量的微电源。比如说为了满足美国加州的国防供电需要，我们需要12万个100KW的微电源来提供电能，由此可见控制这么一个具有这么多微电源组成的系统的难度。这个系统的控制问题是很复杂的，需要大量的高精确度的传感器将各个分布电源的信息实时快速地传送到控制中心，这
13、其中只要有一个或者若干个传感器不能正常工作，会给系统带来很大的误差影响甚至会造成系统的崩溃。控制分布式电源最好的方式就是当某个区域发生事故时，我们希望只动作该区域的分布式电源，通过降压电压、降频等措施实现这个区域的分布式电源的孤岛运行，这样不会影响到整个系统的稳定性，同时也大大解决了复杂的控制方式。下一代的技术会运用本区域的电信息，一旦该区域发生事故时，就将其从大电网中切除出来，同时通过控制该区域的分布式电源的频率、电压等来实现事故的消除。虽然一些新兴的控制技术非常的有效，但是传统的电力系统长期摸索过程中得出的参考资料也是不可忽视的。一些电力系统的关键性概念也同样适用分布式发电。例如，应用在大
14、型公用发电机的功率、频率调节特性和电压的控制特性也可以应用在小型的分布式发电系统。从信息通讯的角度来看，只有稳定的功率和电压才能被调用去优化功率潮流。与不同的发电方式相比，该地区的分布式发电方式可以让燃料汽油的使用效率保持在28 - 30%范围。由于缺乏大型的转子，DG可能无法满足较大的瞬时的功率需求。在控制燃料电池时,我们要对燃料电池中的氢气进行隔离操作，同时，产生的水蒸也会影响到这个笑系统对负载的跟踪。氮氧化物和二氧化碳排放。由于微型燃气轮机和燃料电池对控制信号的响应很慢并且惯性很小，因此它们在孤岛模式下运行时，要有一些储能设备来提供它们最初所需要的能量。储能形式多种多样：有超级电容器、飞
15、轮储能、蓄电池等。CERTS（电力可靠性技术解决方案）通过装设在每个电源直流母线上的直流储能来保证最高的可靠性。在这种情况下，即使其中一个子电源发生故障从电网中分离出来，也能保证它所带的负载的正常工作。但是，如果微网中存在一个单独的交流储能装置的话，情况就不一样了。3.2 运行和投资从经济效益问题上来说，我们更加愿意投资较大规模的分布式电源。对于一个微电源来说，它们之间的互联保护的费用比整个系统所花费的费用的50%还要多。由于保护的费用是基本确定的，规模是微电源的3-5倍的DG单元的连接成本相对于微电源是大大减少了。微网的概念就是在公网的接口后面连接多个微电源，这样微网就有了和大型DG单元同样
16、的费用优势。使用DG可以减少发电机与负载之间的连接的距离，这有助于改善无功功率的供应、增强电压分布特性、减少损耗以及增强利用废热的效率，同时还降低了建立新传输线和大规模发电系统的大笔投资。使用分布式发电可以大大降低电力系统在输配电过程中产生的损耗，这个是微电源的一个很重要的优势。以葡萄牙为例，在传输过程中，产生损耗大约占总的传输的电能的1.8%到2%，就1999年这一年的时间内，葡萄牙在低压传输过程中产生的损耗大约为18TWh。如果通过分布式发电，至少可以实现在原来的基础上每年减少损耗216GWh，同时发达国家还会征收产生的大量的二氧化碳的费用，损耗的减少也降低了排放二氧化碳的费用。这样，使用微网发电可以减少欧洲电力系统在输电和配电过程中产生的总损耗的2-4%的损耗，这也有助于减少欧洲每年2千万吨的二氧化碳排放量。3.3 热电联产方式冷热电联产是一个综合的能量利用系统，这个系统会从天然气这样的能源中释放出电
