2020分布式发电与微网实例

分布式发电与微网实例主要内容Page

2一、分布式能源接入配电网案例二、分布式智能微网案例三、发展趋势的思考一、分布式能源接入配电网案例Page

3分布式能源接入智能配电网分布式能源接入智能输电网

分布式智能微网20MW分布式光伏发电示范工程关键问题1:10MW级区域高密度光伏系统总体技术方案关键问题2:高密度光伏系统接入弱电网的影响关键技术3:智能型多功能逆变器关键技术4:储能双向变流器关键技术5:区域性集散测控和能量管理区域性高密度分布式光伏系统总体结构图依托课题：863课题-高密度多接入点建筑光伏系统并网与配电网协调关键技术牵头单位：中国科学院电工研究所示范工程：浙江嘉兴海宁市20MW金太阳工程总体目标：掌握

光伏并网稳定控制、电能质量调节、系统安全保护、能量管理的关键技术和核心设备4/28浙江海宁20.3MW高密度分布式光伏示范工程超达纺织600kW港龙新材料550kW新万年600kW富邦集团2300kW德赛尔1400kW金世达500kW飞力五金700kW2km应用于示范工程的系列成果孤岛检测实验平台分布式能源接入智能输电网分布式能源接入智能配电网分布式智能微网5/28智能控制：恒Cosφ，Cosφ(U)，Cosφ(P)准确监测：双向计量，误差±0.2%；并网点电压、频率、谐波、功率因数可靠通信：电力线载波通信方式分布式并网光伏系统计量测控装置分布式能源接入智能输电网分布式能源接入智能配电网分布式智能微网6/28Pag7/2e87分布式光伏发电并网监控系统分布式能源接入智能输电网分布式能源接入智能配电网分布式智能微网小

结现有政策在工业用电和商业用电区域更适合规模推广分布式光伏，这些区域穿透率难以做到较高在农村或城镇别墅区可做到高穿透率，甚至超过100

，为保证可再生能源的高比例应用，此时需利用储能、功率调节、能量管理等技术用可调节的光伏逆变器、双向逆变器、储能等，可以为用电区域提供无功问题和谐波治理，保证配电网安全可靠运行Page

9二、分布式智能微网案例第10页2008年完成：西藏阿里光/水/柴/蓄多能互补发电系统技术专题研究项目概况：阿里地区：西藏西北部，平均海拔4500m，面积31万km2，人口8.6万人；阿里电力：狮泉河水电站4×1600kW（年发电量1300万kWh），电力供应不足太阳能资源：年均日照3550h，年平均辐射总量

8250

MJ/m2解决措施：在狮泉河建设10MWp光伏电站，形成光/水互补发电系统项目性质：经国务院常务会议原则通过，是西藏“十一五”重点建设工程；— 建设周期：2008～2013年； 建设经费：6亿元；狮泉河降压站降压站光伏电站场址狮泉河光伏电站场址阿里总体方案—综述在狮泉河10MW光伏电站方案论证过程中，主要有以下4种方案：方案1：并网型光伏电站+水电站+柴油发电机方案2：并网型光伏电站+少量蓄电池站+水电站+柴油发电机方案3：光伏电站

(含蓄电池)

+水电站+柴油发电机方案4：光伏水泵+抽水蓄能站+水电站+柴油发电机第12页西藏阿里10MWp光伏电站技术专题研究：总体技术方案技术专题4技术专题5技术专题2技术专题3总体技术方案需细化并进行初步设计，主要内容如下：专题2:电网能量管理及运行方式研究专题3:电网稳定性技术研究专题4:高压并网控制逆变技术的研究专题5:储能系统控制策略研究解决年供电量严重不足问题！建设地点：青海省玉树藏族自治州巴塘乡（2011年7月-2011年12月）项目来源：金太阳工程，业主单位青海水电集团环境恶劣：海拔4000米，最低气温-30度电网薄弱：无大电网，电能质量极差，频率低至47Hz，10kV母线电压低至7kV玉树州水光互补微网发电工程项目技术挑战性大，国内外没有可供借鉴的经验！项目概况系统组成光伏阵列：

2MW平单轴跟踪蓄电池组：15.2MWh铅酸逆变器：150kVA×15台功率可调度逆变器150kVA×2台双模式逆变器200kVA×3台自同步电压源逆变器电压等级直流母线400V，电站输出交流35kV运行方式水光储互补运行方式，昼储夜发电站系统结构（20条发电支路）技术创新点可调度光伏电站拉贡禅古本地负荷创新点1：MW级水/光/储互补微电网设计集成技术关键问题：1）微电网晚高峰供电问题极其凸出；2）常规光伏并网直接威胁系统稳定。采用基于交直流混合母线的新型光储系统结构，将光伏冲击与电网相隔离。采用水光储互补发电策略，合理设计容量配比，满足当地供电需求。调度站柴油发电机组电网世界首个MW级水/光/储微电网工程，海拔最高城市型微网-山东东营Page

16边远地区微网-青海兔尔干海岛型微网-广东大万山三种典型应用模式示范点

17应用于分布式可再生能源渗透率较高的地区，平抑分布式可再生电源并网对电网的影响，提高电网对分布式可再生能源的接纳能力；应用于热电联产等多能互补地区，可以提高能源利用效率，节能降耗；

应用于对电能质量和供电可靠性有特殊要求的电力用户，能够满足用户对电能质量的特殊要求，实现对重要负荷的不间断供电；应用于灾害多发地区，可以提高供电备用，有利于故障后黑启动；应用于峰谷功率差异很大的地区，包括峰值容量占容费与峰谷电价差。Page

17城市型微网模式分析—应用场合18应用系统：（居民、商业、工业）用户、（园区、社区、城市）区域；网络：通过单点（PCC)接入用户配电网；能源：多种可再生能源、大量电力电子装置、无惯性（储能）；负荷：冷热电多种负荷响应需求、高供电可靠性、高电能质量；

运行模式：具有独立和并网两种运行模式，实现并网点功率可控、消峰填谷、电网支撑、无功补偿、平滑切换等。Page

18城市型微网模式分析—技术特征山东东营中国石油大学地理位置：地处黄河入海口的三角洲地带，依托胜利油田；示范意义：建成新能源示范城市，发展太阳能、风能、地热能及垃圾利用；示范工程：作为东营新能源示范城市的重要组成部分；建筑规模：10万多平米的低碳大厦、师生宿舍、堰萃湖、抽油机等。抽油机（已有）师生宿舍（已有）低碳科技城孵化基地（规划建设中）堰萃湖（已有）Page

19城市型微网模式分析—案例概况Page

20分商业、居民、工业三个区域子微网，子微网可孤可并，能源互联；从能源的利用形式来看，系统可分为微电网、微冷网和微热网；地源热泵是微电网的可控负荷，依托绿色建筑实现冷热电负荷的时空优化；污水/中水处理、雨水回收等多项能源再利用形式，同时这些系统均可看作微电网的可控负荷城市型微网模式分析—案例技术方案补贴形式：初投资补贴+电价补贴；补贴办法：对微电网系统需要额外增加的储能及能量管理系统部分进行100初投资补贴，占整个系统投资的5.83。对微电网系统中其他可再生能源均享受与光伏发电相同的0.42元/度的电价补贴，补贴年限20年。供能系统装机容量初投资（万元）年运维费（万元）年均收入（万元）内部收益率投资回收期（年）风力发电850kW9358142.819.896.12垃圾发电100kW430456.9415.617.63风光储微电网850kW+2MWp+1MWh+能量管理2738.6928+280(储能更换）363.75211.4512.71风光储垃圾地热园区微网850kW+2MWp+1MWh+100kW+2.3MW+能量管理5168.6982+280(储能更换）720.6915.148.25城市型微网模式分析—机制探讨1Page

21补贴形式：全部初投资补贴；补贴办法：对微电网系统需要额外增加的储能及能量管理系统部分进行100初投资补贴。对微电网系统中光伏外其他可再生能源进行初投资补贴，分布式风电补贴4元/W，垃圾发电补贴20元/W。供能系统装机容量初投资（万元）年运维费（万元）年均收入（万元）内部收益率投资回收期（年）风力发电850kW595889.2519.25.9垃圾发电100kW230433.4016.556.99风光储微电网850kW+2MWp+1MWh+能量管理2398.6928+280(储能更换）310.209.813.42风光储垃圾地热园区微网850kW+2MWp+1MWh+100kW+2.3MW+能量管理4628.6982+280(储能更换）643.60614.288.93城市型微网模式分析—机制探讨2Page

2223西部新型小城镇。采用多能互补微电网解决能源紧张问题，实现绿色低碳，助力美丽城镇、美丽乡村。能源利用方式落后的农牧区。由薪柴能源向可再生能源过渡，提高能源利用率，改善生活质量。可再生能源丰富但电网薄弱的边远地区。微电网减少了对输电线路的投资，提高了可再生能源渗透率，保障了用户可靠供电。电能质量要求高的关键负荷和公共建筑。保障边远地区中卫生院、学校、金融通信部分的供电可靠性和供电质量。Page

23偏远地区微网模式分析—应用场合24典型边远地区微电网已建居民住宅新建居民住宅光伏发电公共电网水力发电储能电站医院空气源热泵太阳能热水太阳能热风储能光伏发电政府办公空气源热泵太阳能热水太阳能热风储能光伏发电学校空气源热泵太阳能热水太阳能热风储能光伏发电商业空气源热泵太阳能热水太阳能热风储能光伏发电风力发电Page

24能源：光伏发电、风力发电、小水电、公共电网、储能系统；负荷需求：新建住宅建筑、既有住宅建筑、公共事业建筑、商业服务业建筑的生活用电、炊事用能、采暖用能、办公用电；网络：以电网为骨架，多个分散供用能系统和子微网协调运行；运行模式：联网型微电网，实现并网点功率可控、消峰填谷、电网支撑；对关键负荷具有独立和并网两种运行模式、平滑切换等。偏远地区微网模式分析—技术特征青海西宁湟源县兔儿干新型农村社区地理位置：青海省西宁市湟源县日月藏族乡兔儿干集镇，3100米，年均气温3.0℃（严寒）示范意义：新型小城镇，汉/藏文化交界，农/牧区交界，青藏/黄土高原，唐蕃古道旅游线路城镇建设：省政府重点支持的新型农村社区示范工程,批复建设经费2.2亿元，2014年4月开工建设规模：居民住宅1080户（700+380）；卫生院、学校、政府等公共建筑；商业服务业等工地调研2014入户调研2013小城镇规划建筑效果图Page

25偏远地区微网模式分析—案例概况26 Page

26集中式光伏分散屋顶光伏700户公共建筑微网偏远地区微网模式分析—案例总体方案Page

27卫生院政府新建住宅…………公共电网1.

700户新建光住伏宅发电能源设计方储能案电站被动式―

隔热保温设计(能耗15W/m2)―

阳光房、阳光庭院主动式―

屋顶光伏发电（建筑结构限制，750Wp/户，日发电3kWh）―

电采已建暖住（宅适合…高…

原边远分散区，电油汀2kW/户，日用电14kWh）―

太阳能热水器（提供生活热水）效果—

生活用能全部电气化，低能耗++偏远地区微网模式分析—案例概况Page

28水力发电公共电网光伏发电储能电站兔儿干新型农村社区的能源设计方案水力发电：采暖季不发电，非采暖季发电180万kWh光伏发电系统:―

原则：光伏发电量100满足采暖季负荷用电量(268.1万kWh 3.5MWp)―

分散式：屋顶光伏（700户新建+公共建筑，585kWp）―

集中式：光伏电站（2.9MWp）储能系统：―

作用：平抑光伏波动；提高重要负荷保障率（公共设施、旅游服务业）―

配置：500kW/2小时，1MWh铅酸储能公共电网：新社区用电峰值功率4MVA，现有变压器容量2MVA偏远地区微网模式分析—案例技术方案129卫生院政府新建住宅新建住宅已建住宅…………空气源热泵储能光伏发电太阳能热风储能光伏发电风力发电太阳能热风储能光伏发电太阳能热水学校1.卫生院小微网关键负荷双模式微网—

空气源热泵供暖(700m2)—

风/光互补发电(10kW+10kW)—

储能系统(15kW/4小时)已建住宅—

零能耗建筑2.乡政府小微网办公负荷/日多夜少功率可调节微网太阳能热风供暖+电辅助(1890m2)屋顶光伏发电(20kW)储能系统(15kW/2小时)—

零能耗建筑3.学校小微网综合负荷(生活+办公)功率可调节微网Page

29—

太阳能热水供暖+电辅助—

太阳能热风供暖+电辅助屋顶光伏发电(30kW)储能系统(30kW/4小时)—

零能耗建筑3.

热电联供微能源网（公共建筑）偏远地区微网模式分析—案例技术方案2补贴原则：以能够吸引到商业投资为原则，投资回收年维持在8年左右；补贴办法：（1）对公共建筑微能源网光热系统、储能系统进行初投资补贴或（2）光伏电价补贴，按照8年投资回收期测算。Page

30初投资补贴电价补贴补贴水平565万元

（15%）二类区电价0.95元追加补贴0.1元/kWh补贴后的内部收益率13.78%13.34%补贴后的投资回收期7.87年8.03补贴年限\20年偏远地区微网模式分析—机制探讨31运行方式：海岛微电网多与大电网相互隔离，其运行方式以独立运行、自发自用为主；能源利用：海岛地区风、光等自然资源较为丰富，故海岛微电网风电机组、光伏容量在允许条件下可以设置大些，增大可再生能源发电比例；发电成本：海岛微电网与城市和边远地区相比，设备和燃料的运输及安装成本较高，导致其总建设成本较高；浙江东福山岛孤立微电网系统希腊基斯诺斯岛微电网系统海岛微网模式分析—技术特征Page

31大万山岛位于香洲东南部39km，珠江口外最南端；万山岛面积约8.1km2，主峰大万顶海拔443.13m，目前人口约300 人；该地区经济发展以渔业和旅游业为主；原来主要依赖柴油机组供电，发电成本较高，约3~4元/kWh，可靠性较差。海岛微网模式分析—案例概况Page

32配置方案初始投资成本Page

33设备名称配置方案风电机组1台850kW光伏200kWp铅酸蓄电池2000kWhPCS1000kW柴油机2台500kW费用名称设备购置及工程费用（万元）风电机组850光伏200柴油发电机组80电池组及BMS360PCS200初始总投资1690海岛微网模式分析—案例技术方案补贴原则：根据要求，补贴之后内部收益率至少达到8，投资回收年维持在7~8年左右，再由此反推出相应的补贴办法及补贴水平；补贴办法：初投资补贴，电价补贴；Page

34初投资补贴电价补贴补贴水平初始投资补贴70%在原有电价2元/kWh的基础上，每度电再补贴0.4元每年补贴金额\104.51万元补贴年限\10年补贴总金额1130万元1045.1万元补贴后的投资回收期8.15年8.31年海岛微网模式分析—机制探讨研究成果促成能源局出台微电网示范的指导意见Page

352015年7月13日，国家能源局以国能新能〔2015〕265号印发《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》。《意见》分充分认识新能源微电网建设的重要意义、示范项目建设目的和原则、建设内容及有关要求、组织实施4部分。解决如下4个问题：1、技术装备问题；2、与电网的关系和高比例（50%）接入；3、经济性和补贴标准；4、体制/机制问题。达到如下4个目的：1、高比例发展RE；2、高比例RE成为电网友好型的优质电源；3、启动储能新市场；4、培育一批微电网独立运营商。小 结可再生能源微电网要因地制宜考虑源、网、荷进行规划设计，不同的目标有很不同的设计方案，技术性能和经济性差异较大，有时甚至系统无法运行离网式可再生能源微网一般在无大电网的边远和海岛具有最好的经济性，用能成本要高于大电网地区联网式微电网可以为大电网提供很好的支撑服务，但在电网没有利用相应的功能及额外的鼓励政策之前，联网式微电网很难有经济性。在没有充分的技术和商业模式的示范之前，难以规模推广。非技术因素对微电网的示范推广影响巨大Page

37三、发展趋势的思考发展趋势—欧洲可再生能源城市发展总体思路城市是可持续发展、温室气体减排的实施主体能源是城市发展的重要环节，要纳入城市发展的总体战略可再生能源：支撑城市的可持续发展，是低碳发展之路的重要路径欧盟已构建一体化的政策框架体系，支持城市能源建设体系发展趋势—法兰克福：100可再生能源地区目标：2050年实现能源供应100

来自可再生能源，包括电力、热力和城市交通概念设计已经完成发展战略：降低能源需求，提高节能水平最大限度地使用当地的可再生能源智能电网、储能装置、电动汽车作为一个人口密度高、工商业发达的国际大都市，法兰克福市可再生能源发展之路对我国有非常高的借鉴价值法兰克福：发展情景测算发展情景测算结果自给自足模式100本地供能，9.1GWh电储能供电成本22欧分/kWh进口10电