分布式发电与储能技术课件

电气技术前沿电气技术前沿v分布式发电与储能技术v分布式分布式发电发电与与储储能技能技术术电气技术前沿电气技术前沿1.1.分布式发电概述分布式发电概述2.2.分布式发电对传统电力（配电）系统的分布式发电对传统电力（配电）系统的影响影响3.3.分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网4.4.分布式发电（微网）发展的瓶颈分布式发电（微网）发展的瓶颈 分布式分布式储能问题储能问题5.5.结语结语主主 要要 内内 容容v1.分布式分布式发电发电概述主概述主 要要 内内 容容电气技术前沿电气技术前沿v新能源发电新能源发电分布式发电；概念和内容上有发展分布式发电；概念和内容上有发展v分布式发电分布式发电(Distributed Generation 或或 Dispersed Generation，简称，简称DG)或嵌入式发电（或嵌入式发电（Embedded Generation)v其概念有多种说法其概念有多种说法:靠近用户侧，而非集中的发电厂，向用户提供电力的任何小靠近用户侧，而非集中的发电厂，向用户提供电力的任何小规模的发电技术，可与中、低压配电系统规模的发电技术，可与中、低压配电系统互联，也可不互联互联，也可不互联。利用小规模的、环保的发电技术，如太阳能光伏发电、燃利用小规模的、环保的发电技术，如太阳能光伏发电、燃料电池、微型燃气轮机和小型风力发电等，并把这些装置安料电池、微型燃气轮机和小型风力发电等，并把这些装置安装在靠近用户侧，直接向单一的特定的用户供电。装在靠近用户侧，直接向单一的特定的用户供电。1.DG概述概述什么是分布式发电？什么是分布式发电？v新能源新能源发电发电分布式分布式发电发电；概念和内容上有；概念和内容上有发发展展 1.DG概述概述电气技术前沿电气技术前沿 任何建在用户附近的发电装置，不论它的大小或任何建在用户附近的发电装置，不论它的大小或者利用什么能源。者利用什么能源。此外，还有其他说法，如：任何和分散设备有关的发电；用来调整电压和电力系统稳定性的小型发电机；任何小于一定容量的发电，这个临界值在10kW到50MW不等。什么是分布式发电（续概念）？什么是分布式发电（续概念）？“小型小型”、模块化、分散式、布置在用户附近、高效、模块化、分散式、布置在用户附近、高效、可靠的发电单元可靠的发电单元DG（目前较普遍的一般性概念）v 任何建在用任何建在用户户附近的附近的发电发电装置，不装置，不论论它的大小或者利用什么能它的大小或者利用什么能电气技术前沿电气技术前沿DG具有如下具有如下特点：特点：v电源容量小（几电源容量小（几kW至几十至几十MW，容量容量 30-50MW）；）；v运行在运行在380V或或10kV或或“稍高稍高”的配电电压等的配电电压等级级上；上；v模块化、分散化，接近终端用户；模块化、分散化，接近终端用户；v电力生产者和消费者合一，功率双向流动；电力生产者和消费者合一，功率双向流动；v运行方式灵活运行方式灵活 孤岛运行孤岛运行 islanding operation 并网并网运行运行 parallel operation mode；vDG具有如下特点：具有如下特点：电气技术前沿电气技术前沿v比集中发电更可靠：比集中发电更可靠：含有分布式电源含有分布式电源的系统中发生大停电（的系统中发生大停电（高负荷、风暴、地震、高负荷、风暴、地震、恐怖袭击、战争恐怖袭击、战争）的几率较小；）的几率较小；v大多基于大多基于可再生能源发电技术可再生能源发电技术；v清洁性更好，利于环保。清洁性更好，利于环保。能源危机、南方冰灾、汶川地震等大停电，庞大电力系统存在“笨拙”而“脆弱”的缺点。v比集中比集中发电发电更可靠：含有分布式更可靠：含有分布式电电源的系源的系统统中中发发生大停生大停电电（高（高负负电气技术前沿电气技术前沿DG装置的类型装置的类型主要包括（广义）：主要包括（广义）：燃气轮机燃气轮机(Gas Turbine,Combustion Turbine Generators)-微型燃气轮机，多称为微燃机微型燃气轮机，多称为微燃机(Micro-turbine)内燃机内燃机(Gas Engine,Internal Combustion Reciprocating Enginesand Generators)燃料电池燃料电池(Fuel cellFC)太阳能光伏电池太阳能光伏电池(Photo-voltaic panel/cell）风能（风能（Wind Power)生物质能生物质能(Biomass Energy)热电冷联产发电热电冷联产发电vDG装置的装置的类类型燃气型燃气轮轮机机(Gas Turbine,Combus电气技术前沿电气技术前沿主要分布式发电特性比较主要分布式发电特性比较v主要分布式主要分布式发电发电特性比特性比较较电气技术前沿电气技术前沿v分布式分布式发电发电与与储储能技能技术课术课件件电气技术前沿电气技术前沿主力发电厂升压变压器配电站降压站配电站配电站商业光电燃机商业工业住宅分布式发电接入电力系统分布式发电接入电力系统v主力主力发电发电厂升厂升压变压压变压器配器配电电站降站降压压站配站配电电站站配配电电站分布式站分布式发电发电接接电气技术前沿电气技术前沿分布式发电的优点分布式发电的优点（1 1）经济、节能经济、节能:-建设容易，投资少建设容易，投资少不需建设大电厂和变电站、配电站，不需建设大电厂和变电站、配电站，土建和安装成本低，工期土建和安装成本低，工期短，投资少短，投资少。-靠近用户，输配电简单，网络损耗小。靠近用户，输配电简单，网络损耗小。直接就近供电，不需长距离高压输电线，可降低网损率，建直接就近供电，不需长距离高压输电线，可降低网损率，建设简单廉价。设简单廉价。-能源利用效率高能源利用效率高通过不同循环的有机整合，可以克服冷、热能无法远距离传通过不同循环的有机整合，可以克服冷、热能无法远距离传输的困难，实现输的困难，实现电、冷、热三联产电、冷、热三联产，达到，达到能源的梯级利用能源的梯级利用。v分布式分布式发电发电的的优优点（点（1）经济经济、节节能能:-建建设设容易，投容易，投资资少少-靠近用靠近用电气技术前沿电气技术前沿（2 2）投资风险：投资风险：可可避免或推迟避免或推迟增加新的发电和输电线路，减少土地占用，降低增加新的发电和输电线路，减少土地占用，降低大型电站建设投资风险。大型电站建设投资风险。（3 3）安全及可靠性：安全及可靠性：在在电网崩溃或意外灾害电网崩溃或意外灾害（战争、台风、地震、恐怖活动等）的（战争、台风、地震、恐怖活动等）的情况下，维持重要用户的供电。情况下，维持重要用户的供电。也可满足也可满足特殊场合特殊场合的需求，如大型集会或庆典，安排处于热的需求，如大型集会或庆典，安排处于热备用状态的移动分散式发电车，能极大提高供电可靠性。备用状态的移动分散式发电车，能极大提高供电可靠性。分布式发电的优点分布式发电的优点v（2）投）投资风险资风险：分布式：分布式发电发电的的优优点点电气技术前沿电气技术前沿（4）环保：环保：采用天然气、沼气，或化学能、太阳能、风能等为采用天然气、沼气，或化学能、太阳能、风能等为燃料，减少粉尘、有害气体、废水废渣的排放，同时减少电磁燃料，减少粉尘、有害气体、废水废渣的排放，同时减少电磁污染，具有良好的环保性能。污染，具有良好的环保性能。（5）电力市场：电力市场：适应电力市场发展，多家办电，打破垄断。适应电力市场发展，多家办电，打破垄断。（6）调峰性能：调峰性能：由于由于DG工作流程简单，参与运行的系统少，工作流程简单，参与运行的系统少，因而启动和停机快速，具有良好的调峰性能，且便于实现全自因而启动和停机快速，具有良好的调峰性能，且便于实现全自动控制。（动控制。（“即用即插式即用即插式”，“友好发电方式友好发电方式”）（7）扶贫：扶贫：解决边远地区供电困难（解决边远地区供电困难（Stand alone mode)分布式发电的优点分布式发电的优点v（4）环环保：采用天然气、沼气，或化学能、太阳能、保：采用天然气、沼气，或化学能、太阳能、风风能等能等为为燃料燃料电气技术前沿电气技术前沿具体：技术与经济方面，具体：技术与经济方面，正面与负面影响。正面与负面影响。v分布式发电的引入将使配电系统发生根本性变化。分布式发电的引入将使配电系统发生根本性变化。从辐射网络变为遍布电源和用户互联的网络，从辐射网络变为遍布电源和用户互联的网络，DG的分散性、的分散性、随机波动性，使得随机波动性，使得控制和管理控制和管理将更加复杂；将更加复杂；使传统配电网从使传统配电网从规划到运行规划到运行发生彻底改变，如无功补偿、电发生彻底改变，如无功补偿、电压控制等；压控制等；使使DAS（Distribution Automation System）和和DSM（Demand Side Management）的内容发生大的变化。）的内容发生大的变化。Power Distribution System “Power Exchange System”2.DG对传统电力（配电）系统的影响对传统电力（配电）系统的影响v具体：技具体：技术术与与经济经济方面，方面，正面与正面与负负面影响。面影响。2.DG对传统电对传统电力力电气技术前沿电气技术前沿vDG将对电力市场将对电力市场Electricity Market的走向、最后格的走向、最后格局产生深远影响。局产生深远影响。电力公司和用户间形成新型关系：电力公司和用户间形成新型关系：用户可从电力公司买电，也可用自有分布式电源向电力公司用户可从电力公司买电，也可用自有分布式电源向电力公司卖电，或为电力公司有偿提供削峰填谷、功率支持等服务；卖电，或为电力公司有偿提供削峰填谷、功率支持等服务；为其他行业进入电力市场打开了方便之门：为其他行业进入电力市场打开了方便之门：如如天然气公司天然气公司等，电力市场参与者增加，利益关系更复杂，等，电力市场参与者增加，利益关系更复杂，竞争更激烈。竞争更激烈。vDG将将对电对电力市力市场场Electricity Market的走向、的走向、电气技术前沿电气技术前沿全球电力市场模式及组成全球电力市场模式及组成瑞典、阿根廷、捷瑞典、阿根廷、捷克、美国的加州等克、美国的加州等英国、美国多数英国、美国多数己在挪威、智利、己在挪威、智利、美国的纽约州等美国的纽约州等逐步推行。逐步推行。电力市场的运营模式，可根据发、输、配、售四个环节电力市场的运营模式，可根据发、输、配、售四个环节的市场开放程度而分为的市场开放程度而分为5个模式：个模式：v全球全球电电力市力市场场模式及模式及组组成瑞典、阿根廷、捷克、美国的加州等英国、成瑞典、阿根廷、捷克、美国的加州等英国、电气技术前沿电气技术前沿v分布式发电可大大分布式发电可大大提高用户供电的可靠性提高用户供电的可靠性；v减少配电网投资减少配电网投资，因为分布式发电装置直接装在用户侧，因为分布式发电装置直接装在用户侧，可减少输配电设备的投资，还可可减少输配电设备的投资，还可减少输送电的损耗减少输送电的损耗，降低，降低成本，对于用户来说，电价也会相对便宜。成本，对于用户来说，电价也会相对便宜。v新建集中式发电厂和远距离输电线的需求将减少或推迟。新建集中式发电厂和远距离输电线的需求将减少或推迟。新增负荷相当大的部分将由分布式发电来满足，集中电力新增负荷相当大的部分将由分布式发电来满足，集中电力系统负荷减少。系统负荷减少。vDG的削峰填谷、平衡负荷作用，使的削峰填谷、平衡负荷作用，使现有发电输电设备的备现有发电输电设备的备用减少，利用率提高。用减少，利用率提高。正面影响正面影响v分布式分布式发电发电可大大提高用可大大提高用户户供供电电的可靠性；正面影响的可靠性；正面影响电气技术前沿电气技术前沿分布式发电的随机性、不稳定性、电力电子变换器的大量分布式发电的随机性、不稳定性、电力电子变换器的大量引入、引入、DG在负荷侧或在电网边缘处。在负荷侧或在电网边缘处。vDG并网过程对电网的冲击；并网过程对电网的冲击；v对电网频率的影响；对电网频率的影响；v对电网电压的影响；对电网电压的影响；v对电网稳定性的影响；对电网稳定性的影响；v对电网继电保护装置的影响；对电网继电保护装置的影响；v对电能质量的影响；对电能质量的影响；v对电力定价的影响。对电力定价的影响。负面影响负面影响v分布式分布式发电发电的随机性、不的随机性、不稳稳定性、定性、电电力力电电子子变换变换器的大量器的大量负负面影响面影响电气技术前沿电气技术前沿两个主要方面：两个主要方面：（1 1）暂态电压波动和闪变）暂态电压波动和闪变（2 2）网络电压谐波和畸变）网络电压谐波和畸变分布式发电可能降低也可能改善用户的电分布式发电可能降低也可能改善用户的电能质量。能质量。例如：DG对电能质量的影响v两个主要方面：例如：两个主要方面：例如：DG对电对电能能质质量的影响量的影响电气技术前沿电气技术前沿v风电出力变动大，多采用感应发电机风电出力变动大，多采用感应发电机 induction generator，需从电网吸收大量无功建立磁场；需从电网吸收大量无功建立磁场；风机联网对电网电压的影响主要有：风机联网对电网电压的影响主要有：由于风速变化、风机投切等引起由于风速变化、风机投切等引起电压波动电压波动。风电经风电经AC/DC/AC并网并网时由脉宽调制变换器产生时由脉宽调制变换器产生谐波谐波。谐。谐波次数、大小与采用的变换装置和滤波系统有关。波次数、大小与采用的变换装置和滤波系统有关。并网瞬间较大突入电流，有引起系统并网瞬间较大突入电流，有引起系统瞬时电压下降瞬时电压下降的危险。的危险。风电场从系统吸取大量无功时，可引起风电场从系统吸取大量无功时，可引起不可接受的电压下不可接受的电压下降降，甚至，甚至电压不稳定电压不稳定。暂态电压波动和闪变（如风电）v风电风电出力出力变动变动大，多采用感大，多采用感应发电应发电机机 induction gen电气技术前沿电气技术前沿10万万kW风电场并网风电场并网对新疆主网对新疆主网电压动态特性电压动态特性的影响的影响最高可达最高可达10%v10万万kW风电场风电场并网并网对对新疆主网新疆主网电压动态电压动态特性的影响最高可达特性的影响最高可达1电气技术前沿电气技术前沿3.分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网分布式电源相对相对大电网来说是一个不可控源不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。IEEE P1547IEEE P1547对分布式能源的入网标准做了规定：对分布式能源的入网标准做了规定：“当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行退出运行。”为整合分布式发电的优势，削弱分布式发电对电网为整合分布式发电的优势，削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响，近年来提出了一种新的分布式的冲击和负面影响，近年来提出了一种新的分布式电源组织方式和结构电源组织方式和结构 微型电网微型电网（Micro-Grid，简称微网），简称微网）v3.分布式分布式发电发电与微型与微型电电网分布式网分布式电电源相源相对对大大电电网来网来说说是一个不可是一个不可电气技术前沿电气技术前沿20092009年年3 3月月2626日至日至2727日，在国网电力科学研究日，在国网电力科学研究院召开的院召开的“微网技术体系研究微网技术体系研究”第一次工作会第一次工作会议将微网定义为：议将微网定义为：v微网是以分布式发电技术为基础，以靠近分微网是以分布式发电技术为基础，以靠近分散型资源或用户的小型电站为主，结合终端散型资源或用户的小型电站为主，结合终端用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成用户电能质量管理和能源梯级利用技术形成的小型模块化、分散式的供能网络。的小型模块化、分散式的供能网络。分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网v2009年年3月月26日至日至27日，在国网日，在国网电电力科学研究分布式力科学研究分布式发电发电与与电气技术前沿电气技术前沿微网微网是能够独立运行或作为一个整体是能够独立运行或作为一个整体与公共电网联网与公共电网联网的的分布式供电系统分布式供电系统。将将分布式电源分布式电源以以微网的形式微网的形式接入到公共大电网运行，接入到公共大电网运行，互为补充和支撑，是互为补充和支撑，是发挥其效能发挥其效能的的最有效最有效方式。方式。微网是智能电网智能电网的重要组成部分，能实现内部电源和负荷的一体化运行，通过和主电网的协调控制，可平滑接入主网或独立自治运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网v微网是能微网是能够够独立运行或作独立运行或作为为一个整体与公共一个整体与公共电电网网联联网的分布式供网的分布式供电电系系电气技术前沿电气技术前沿分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网Micro-Gridv分布式分布式发电发电与微型与微型电电网网Micro-Grid电气技术前沿电气技术前沿分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网v分布式分布式发电发电与微型与微型电电网网电气技术前沿电气技术前沿微电网可看作微电网可看作大电网中的一大电网中的一个可控单元个可控单元，而而不再是多个分散的电源和不再是多个分散的电源和负荷负荷。微电网和大电网微电网和大电网的连接处，称为的连接处，称为公共连接点公共连接点。微电网模式控制微电网模式控制器器，可实现并网，可实现并网与独立运行的转换。与独立运行的转换。分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网v微微电电网可看作大网可看作大电电网中的一微网中的一微电电网和大网和大电电网分布式网分布式发电发电与微型与微型电电网网电气技术前沿电气技术前沿 微网从系统观点，将微网从系统观点，将分布式电源、负荷、分布式电源、负荷、储能装置、控制装置储能装置、控制装置等结合，形成一个单一可等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能控的单元，同时向用户供给电能和热能/制冷。制冷。微网技术能高效环保地利用各种分布式电微网技术能高效环保地利用各种分布式电源，是智能电网的重要组成部分，是世界上各源，是智能电网的重要组成部分，是世界上各国未来电力发展的重要战略目标之一。国未来电力发展的重要战略目标之一。分布式发电与微型电网分布式发电与微型电网v 微网从系微网从系统观统观点，将分布式点，将分布式电电源、源、负负荷、荷、储储能装置、控制能装置、控制电气技术前沿电气技术前沿Not a stranger！v电力生产具有连续性，发电、输电、变电、配电、用电须时刻保持动态平衡；v负荷存在峰谷差，须留有很大的备用容量，造成系统设备运行效率低。储能技术的应用，于传统大电网而言，可对储能技术的应用，于传统大电网而言，可对负荷削峰填谷，提高系统可靠性和稳定性，减少负荷削峰填谷，提高系统可靠性和稳定性，减少系统备用需求及停电损失。系统备用需求及停电损失。4.储能技术储能技术 Energy Storage TechnologyvNot a stranger！4.储储能技能技术术 Energy S电气技术前沿电气技术前沿4.储能技术储能技术 Energy Storage Technology由于由于自然资源的特性自然资源的特性，风能、太阳能及海洋能等发电时其功，风能、太阳能及海洋能等发电时其功率输出具有明显的率输出具有明显的间歇性和波动性间歇性和波动性，其变化甚至是，其变化甚至是随机的，随机的，易易对电网产生冲击，对电网产生冲击，严重时会引发严重时会引发电网事故电网事故。为充分利用可再生能源，保障其为充分利用可再生能源，保障其供电的连续性、可靠性和供电的连续性、可靠性和稳定性稳定性，就要对这种难以准确预测的能量变化进行及时的控，就要对这种难以准确预测的能量变化进行及时的控制和抑制。制和抑制。储能装置储能装置，可用来解决这一问题。，可用来解决这一问题。v分布式发电发展的瓶颈分布式发电发展的瓶颈储能问题储能问题distributed energy storage system，DESSv4.储储能技能技术术 Energy Storage Technolo电气技术前沿电气技术前沿未来三大新兴产业未来三大新兴产业新能源、智能电网和电动汽车新能源、智能电网和电动汽车的发展瓶颈都指向了同一项技术：的发展瓶颈都指向了同一项技术：储能技术储能技术分布式发电发展的瓶颈分布式发电发展的瓶颈储能问题储能问题随着新能源发电规模的扩大、DG的不断发展，DESS的重要性也日益凸显。v未来三大新未来三大新兴产业兴产业分布式分布式发电发发电发展的瓶展的瓶颈颈储储能能问题问题随着新能随着新能电气技术前沿电气技术前沿储能技术储能技术v三大类：化学储能（如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等）、物理储能（如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等）和电磁储能（如超导储能）。v化学储能目前技术进步最快，其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破。钠硫电池的充电效率已可达到80%以上，能量密度是铅酸蓄电池的3倍，循环寿命更长。日本在此项技术上国际领先。v储储能技能技术术三大三大类类：化学：化学储储能（如能（如钠钠硫硫电电池、液流池、液流电电池、池、铅铅酸酸电电池、池、镍镍电气技术前沿电气技术前沿v物理储能最成熟、应用最普遍抽水蓄能，用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等，其能量转换效率在7075%左右。压缩空气储能早在1978年就实现了应用，但受地形、地质条件制约，没有大规模推广。飞轮蓄能，寿命长、无污染，动态特性好，发展迅速。但超大容量的飞轮，目前技术尚不成熟。v电磁储能技术仍很昂贵，还没有商业化。v物理物理储储能能电气技术前沿电气技术前沿常用的储能系统常用的储能系统（1 1）蓄电池储能）蓄电池储能 battery energy storage system由蓄电池、逆变器、控制装置、辅助设备（安全、环境保护设由蓄电池、逆变器、控制装置、辅助设备（安全、环境保护设备）等部分组成。备）等部分组成。分为分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、铁电池、铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、铁电池、钠硫电池、全钒液流电池钠硫电池、全钒液流电池.v铅酸蓄电池：铅酸蓄电池：性价比高、稳定，性价比高、稳定，但在环保和寿命方面不足。但在环保和寿命方面不足。v全钒液流电池全钒液流电池：2013.3月，全球最大月，全球最大5MW全钒液流电池储能示范电站正式全钒液流电池储能示范电站正式并网发电，解决了辽宁省法库县卧牛石并网发电，解决了辽宁省法库县卧牛石风电场风电场“弃风限电弃风限电”问题，我国第二大储能电站。问题，我国第二大储能电站。v常用的常用的储储能系能系统统（1）蓄）蓄电电池池储储能能 battery energy电气技术前沿电气技术前沿l铁电池铁电池：比亚迪比亚迪+国家电网国家电网“风光储输电站风光储输电站”我国首个、目前世界规模最大，集我国首个、目前世界规模最大，集风电、光伏发电、风电、光伏发电、储能和智能输电储能和智能输电“四位一体四位一体”的新能源综合利用工程，的新能源综合利用工程，河北张北县。河北张北县。多类型化学储能电站：多类型化学储能电站：14MW磷酸铁锂电池、4MW钠硫电池、2MW液流电池flow cell，储能总容量2万kW。v铁电铁电池：比池：比亚亚迪迪+国家国家电电网网“风风光光储输电储输电站站”电气技术前沿电气技术前沿国家风光储输示范工程国家风光储输示范工程世界最大风、光发电场世界最大风、光发电场v国家国家风风光光储输储输示范工程示范工程世界最大世界最大风风、光、光发电场发电场电气技术前沿电气技术前沿（2）超导储能）超导储能（SMES，Superconducting Magnetic Energy Storage）v核心部件是由超导材料制成的超核心部件是由超导材料制成的超导线圈。导线圈。v通入通入直流电直流电，线圈中就会形成强，线圈中就会形成强磁场，把电能以磁场，把电能以磁场能磁场能的形式储的形式储存起来。存起来。v由于超导体的电阻几乎为零，电由于超导体的电阻几乎为零，电流在超导线圈中循环时产生的功流在超导线圈中循环时产生的功率损耗很小，因而储存的能量不率损耗很小，因而储存的能量不易流失。易流失。v在外部需要能量时，可以把储存在外部需要能量时，可以把储存的能量送回电网或实现其它用途。的能量送回电网或实现其它用途。超导储能磁体及其低温容器超导储能磁体及其低温容器v（2）超）超导储导储能（能（SMES，Superconducting 电气技术前沿电气技术前沿 超导特性一般需要在超导特性一般需要在很低的温度很低的温度下下才能维持。一旦温度升高，超导体才能维持。一旦温度升高，超导体就变为一般的导体，通流时将产生就变为一般的导体，通流时将产生很大的功率损耗，储能效果也就不很大的功率损耗，储能效果也就不复存在了。复存在了。一般将超导线圈浸泡在一般将超导线圈浸泡在温度极低的温度极低的液体（液氢等）液体（液氢等），然后封闭在容器，然后封闭在容器中。中。因此，超导储能系统除了因此，超导储能系统除了核心部件核心部件超导线圈超导线圈外，还包括外，还包括冷却系统、密冷却系统、密封容器封容器以及用于控制的电子装置。以及用于控制的电子装置。v 超超导导特性一般需要在很低的温度下才能特性一般需要在很低的温度下才能维维持。一旦温度升高，超持。一旦温度升高，超电气技术前沿电气技术前沿vSMES线圈通过可控线圈通过可控AC/DC变流器的控制，具变流器的控制，具有对有功及无功调节的双重功能。有对有功及无功调节的双重功能。vSMES装置装置FACTS新成员。新成员。可控可控AC/DCAC/DC变流器变流器交流电网交流电网低温容器低温容器超导线圈超导线圈电流引线电流引线SMES系统的基本结构图系统的基本结构图vSMES线线圈通圈通过过可控可控AC/DC变变流器的控制，具有流器的控制，具有对对有功及无有功及无电气技术前沿电气技术前沿又称飞轮电池或机电电池，是一种又称飞轮电池或机电电池，是一种机械储能机械储能方式。方式。1970s就有了利用就有了利用高速旋转的飞轮高速旋转的飞轮储存能量，并应用于电动汽车储存能量，并应用于电动汽车的构想。由于当时的构想。由于当时飞轮材料飞轮材料和和轴承轴承等关键技术没有解决而停滞。等关键技术没有解决而停滞。1990s以来，高强度的以来，高强度的碳纤维碳纤维材料、低损耗材料、低损耗磁悬浮轴承磁悬浮轴承、电力电、电力电子三方面的技术发展，飞轮储能得到快速发展子三方面的技术发展，飞轮储能得到快速发展磁悬浮飞磁悬浮飞轮电池轮电池。（3）飞轮储能）飞轮储能(Fly-wheel Energy Storage System，FESS)v又称又称飞轮电飞轮电池或机池或机电电电电池，是一种机械池，是一种机械储储能方式。（能方式。（3）飞轮储飞轮储能能 电气技术前沿电气技术前沿飞轮储能系统组成结构飞轮储能系统组成结构v飞轮储飞轮储能系能系统组统组成成结结构构电气技术前沿电气技术前沿v分布式分布式发电发电与与储储能技能技术课术课件件电气技术前沿电气技术前沿v日本已制造出世界容量最大的变频调速飞轮蓄能发电系统（容量26.5MVA，电压1100V，转速510690r/min）。v美国马里兰大学已研究出用于电力调峰的24kwh的磁悬浮飞轮系统。飞轮重172.8kg，工作转速范围11610-46345rpm，系统输出恒压110-240V，全程效率为81%。v日本已制造出世界容量最大的日本已制造出世界容量最大的变频调变频调速速飞轮飞轮蓄能蓄能发电发电系系统统（容量（容量26电气技术前沿电气技术前沿v美国飞轮系统公司用飞轮电池把一辆克莱斯勒轿车改成电动车，一次充电可行驶600km，96km/h加速时间6.5秒。v2010，911GT3，保时捷首款机电飞轮混合动力赛车。飞轮技术在前轮使用两个电动马达以补充引擎的动力。将制动所收集的动能转化为电能，将能量贮存于一个飞轮中。加速时，该能量转移至前轮。将减少燃料消耗，增加行驶范围。v美国美国飞轮飞轮系系统统公司用公司用飞轮电飞轮电池把一池把一辆辆克莱斯勒克莱斯勒轿车轿车改成改成电动车电动车，一次，一次电气技术前沿电气技术前沿v2008年以来，采用飞轮储能的应急发电车(相当于大功率UPS)开始在北京奥运会、广州亚运会等重大赛事活动电力保障工作中得到应用。v2008年以来，采用年以来，采用飞轮储飞轮储能的能的应应急急发电车发电车(相当于大功率相当于大功率UPS电气技术前沿电气技术前沿v飞轮储能机组的发展方向及研究热点：1)超大储能量、大功率飞轮的研制；2)进一步降低储能飞轮系统的功耗；3)系统的安全性、可靠性分析；4)机电参数匹配问题；5)强力充放电系统的稳定性。v飞轮储飞轮储能机能机组组的的发发展方向及研究展方向及研究热热点：点：电气技术前沿电气技术前沿（4）超级电容器储能超级电容器储能（Super Capacitor Energy Storage，SCES）v与传统电容器相比，超级电容具有容量大，功率与传统电容器相比，超级电容具有容量大，功率密度高，充放电速度快，使用寿命长，受环境温密度高，充放电速度快，使用寿命长，受环境温度影响小等特点。度影响小等特点。v目前超级电容器的储能密度跟一般的电池相比还目前超级电容器的储能密度跟一般的电池相比还有一定的距离，提高单体的容量是超级电容器的有一定的距离，提高单体的容量是超级电容器的研究热点。研究热点。双电层电容器双电层电容器 v（4）超）超级电级电容器容器储储能（能（Super Capacitor Ene电气技术前沿电气技术前沿v与燃气轮机发电相结合，构成调峰型电站。与燃气轮机发电相结合，构成调峰型电站。v谷荷时，电能把空气压缩到密闭的储气室谷荷时，电能把空气压缩到密闭的储气室中，调峰时将压缩后的高压空气送入燃烧中，调峰时将压缩后的高压空气送入燃烧室与喷入的燃料室与喷入的燃料(如天然气、油如天然气、油)混合燃烧混合燃烧产生高温、高压燃气。产生高温、高压燃气。（3 3）压缩空气储能）压缩空气储能(CAES，Compressed Air Energy Storage)v（3）压缩压缩空气空气储储能能(CAES，Compressed Air 电气技术前沿电气技术前沿 压缩空气储能电站示意图压缩空气储能电站示意图 v 压缩压缩空气空气储储能能电电站示意站示意图图 电气技术前沿电气技术前沿vCAES虽然储存容量大，但其建设对地质结构有着特殊的要求，对环境（地质、地下水资源）的影响较大。因此，CAES的应用还不是很广泛。v到目前为止，已商业化应用的CAES电站有两座：德国1987建的290MW CAES电厂、美国1991年Alabama州的110MW CAES电厂。v美国正在美国正在Ohio州建一座大型州建一座大型CAES电厂，该电厂电厂，该电厂将空气压缩到将空气压缩到2200英尺下的石灰石矿井中进行储英尺下的石灰石矿井中进行储能，容量高达能，容量高达2700MW。vCAES虽虽然然储储存容量大，但其建存容量大，但其建设对设对地地质结质结构有着特殊的要求，构有着特殊的要求，对对电气技术前沿电气技术前沿v分布式分布式发电发电与与储储能技能技术课术课件件电气技术前沿电气技术前沿多种储能装置的微网结构图多种储能装置的微网结构图 v多种多种储储能装置的微网能装置的微网结结构构图图 电气技术前沿电气技术前沿储能装置在分布式系统中的作用储能装置在分布式系统中的作用（1 1）平衡发电量和用电量）平衡发电量和用电量（2 2）充当备用或应急电源）充当备用或应急电源某些分布式电源受自然条件影响而某些分布式电源受自然条件影响而减少甚至不能供电时，储能系统就减少甚至不能供电时，储能系统就像像备用电源备用电源，可临时维持供电。，可临时维持供电。此外，基于此外，基于系统安全性系统安全性的考虑，分的考虑，分布式发电系统也可以保存一定数量布式发电系统也可以保存一定数量的电能，用以应付突发事件。的电能，用以应付突发事件。v储储能装置在分布式系能装置在分布式系统统中的作用（中的作用（1）平衡）平衡发电发电量和用量和用电电量（量（2）充）充电气技术前沿电气技术前沿 （3）改善分布式系统的可控性）改善分布式系统的可控性储能系统可储能系统可调节分布式系统与大电网的能量交换，调节分布式系统与大电网的能量交换，将难以准将难以准确预测和控制的分布式电源，整合为能够确预测和控制的分布式电源，整合为能够按计划输出电能的按计划输出电能的系统系统，使其成为，使其成为可调度的发电单元，可调度的发电单元，从而从而减轻对大电网的影减轻对大电网的影响，提高大电网对分布式电源的接受程度。响，提高大电网对分布式电源的接受程度。（4 4）提供辅助服务）提供辅助服务通过功率波动的抑制和快速的能量吞吐，可明显通过功率波动的抑制和快速的能量吞吐，可明显改善改善分布式分布式发电系统的发电系统的电能质量电能质量。增强增强了分布式发电系统了分布式发电系统可控性可控性，在用电高峰时，在用电高峰时分担负荷分担负荷，在，在发生局部故障时发生局部故障时提供紧急功率支持提供紧急功率支持，等等。，等等。v （3）改善分布式系）改善分布式系统统的可控性（的可控性（4）提供）提供辅辅助服助服务务电气技术前沿电气技术前沿v如果说如果说电力市场化电力市场化是电力行业的是电力行业的重大体制改革重大体制改革，那，那么么分布式发电分布式发电则是电力行业的则是电力行业的重大技术改革重大技术改革；v将将分布式发电分布式发电供能系统以供能系统以微网微网形式形式接入接入到大电网到大电网运行，与大电网互为支撑，是运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式发电供能发挥分布式发电供能系统效能系统效能的最有效方式。的最有效方式。v分布式发电要想在电网中发挥更大的作用，还分布式发电要想在电网中发挥更大的作用，还面临面临很多挑战很多挑战，需要在很多方面取得突破，尤其在，需要在很多方面取得突破，尤其在储储能能方面，方面，其路漫漫且修远兮其路漫漫且修远兮结束语结束语v如果如果说电说电力市力市场场化是化是电电力行力行业业的重大体制改革，那么分布式的重大体制改革，那么分布式发电则发电则是是电气技术前沿电气技术前沿v“革命尚未成功，革命尚未成功，电气技术前沿电气技术前沿vThats all！电气技术前沿电气技术前沿思思 考（仅供参考）考（仅供参考）v分布式发电分布式发电?=?=小机组发电小机组发电?=?=新能源发电新能源发电v广州市的分布式供能系统现状如何？试举例广州市的分布式供能系统现状如何？试举例分析说明。分析说明。v思思 考（考（仅仅供参考）分布式供参考）分布式发电发电?=小机小机组发电组发电?=新能源新能源