生物质发电的缺点

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生物质发电的缺点范文第1篇

关键词：教学改革；新能源发电技术；创新人才培养

作者简介：韩杨（1982-），男，四川成都人，电子科技大学机电学院电力电子系，讲师。

基金项目：本文系电子科技大学中央高校基本科研业务费资助（项目编号：2672011ZYGX2011J093）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0046-02

“新能源发电技术”是电子科技大学电气工程及自动化、机械设计制造及自动化、工业工程三个专业课程体系中的一门重要课程。该课程属于高年级本科生的专业选修课，共32课时、内容多、知识面广、综合性强。[1， 2]由于三个专业的学生知识体系存在一定差异，在教学理念、教学内容、教学方法等方面，需要做出系统的设计和创新。笔者在教学过程中，充分吸收国外高校模块化教学模式、凝练教学内容，充分利用交互式教学方法，采用课堂讲授、提问与解答、课程项目、研究报告等手段，把互动式教学方法成功应用到教学实践中。课程以电能变换与控制为主线，鼓励不同专业背景的学生组成研究小组对课程项目进行协作研究，提升了学生的学习兴趣，培养了学生的自主创新能力。[3， 4]

一、国外“新能源发电技术”教学内容与模式回顾

1.麻省理工学院（MIT）的模块化教学模式

课程简介：课程评估当前和未来潜在的能源系统，包括资源提取、转换和最终使用技术，重点区域和全球能源需求。研究各种可再生能源和传统能源的生产技术，能源最终用途和替代品，在不同国家的消费习惯。

第一部分：能源的背景。欠发达国家日益增长的能源需求、发达国家可持续的未来能源。能源概述、能源供给和需求的问题；能源转换和经济性分析，气候变化和应对措施。模块1：能量传递和转换方法。模块2：资源评估和消耗分析。模块3：能量转换、传输和存储。模块4：系统的分析方法。模块5：能源供应，需求和存储规划。模块6：电气系统动力学。模块7：热力学与效率的计算。

第二部分：具体的能源技术。模块1：核能的基础和现状；核废料处理；扩建民用核能和核扩散。模块2：化石能源的燃料转换，电源循环，联合循环。模块3：地热能源的类型；技术、环境、社会和经济问题。模块4：生物质能资源和用途，资源的类型和要求。

第三部分：能源最终用途，方案评估和权衡分析。模块1：汽车技术和燃料经济政策。模块2：生物质转化的生命周期分析；土地使用问题、净能量平衡和能量整合。模块3：电化学方法电能储存、能量转换，燃料电池。模块4：可持续能源，非洲撒哈拉以南地区的电力系统的挑战和选择。

2.瑞典皇家理工学院（KTH）课程内容与要求

课程内容：替代能源和可再生能源的全方位的介绍和分析，包括整合这些解决方案以满足能源服务的要求。包括现有和未来的替代能源，如水能、风能、太阳能、光伏、光热，燃料处理；可再生能源系统面临的挑战；动态整合各种可再生能源。在整个教学过程中，学生的读、写和研讨主题是“先进的可再生能源系统技术”，特别是通过项目工作和多个为期半天的研讨会对相关专题进行研讨，每个人都参与演讲和讨论，并邀请有行业工程背景的专家和政策制定者来课堂参与探讨，丰富课堂内容、提升教学质量。

课程要求：在课程结束时，学生应能够分析和设计能源系统，利用风能、生物能源、太阳能产生电力或用于加热与冷却。完成课程后，学生能详细说明风能、生物能、太阳能基本原理和主要特点，以及它们之间的区别。能掌握这3种可再生能源系统的主要组件，了解基于化石燃料的能源系统对环境和社会的影响。

3.威斯康星大学（UWM）课程内容与要求

课程内容：学习有关国家最先进的可再生能源系统，包括生物质、电力和液体燃料，以及风力、太阳能、水电。学生们将对可再生能源电力和能源供应做工程计算，并要了解可再生能源的生产、分配和最终使用系统。能源存储、可再生能源政策；经济分析，购买和销售能源；风能理论与实践；太阳能可用性，光热和光伏发电系统；水电；地热，潮汐能和波浪发电；生物能源、生物质燃烧热力和电力；生物质气化，生物油热解；生物燃料的生命周期评估。

课程要求：掌握基本的可再生能源系统的工程计算，了解可再生资源评估和能源基础设施一体化。确定可再生能源系统的环境影响。设计和评估可再生能源系统的技术和经济上的可行性。了解能源在社会中的关键作用。了解可再生能源发展的公共政策、市场结构。卓越学生的学习成果：能够运用数学、科学和工程原则进行实验设计，并能分析和解释实验现象。有能力设计一个系统、部件或过程，以满足预期要求，具备解决工程问题和有效沟通的能力。

二、创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学设计

通过对该课程的学习，使学生了解中国的能源现状，掌握电源变换与控制技术的基本原理，掌握光伏发电和风力发电的基本原理及系统的构成，加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识，理解生物质资源的利用现状、转换与控制技术的基本原理，了解天然气、燃气发电与控制技术的基本原理和应用情况。吸收国外经验，设计教学模块。

1.电源变换和控制技术

内容要点：电力电子器件的概念、特征和分类，不可控器件——电力二极管，半控型器件——晶闸管，电力场效应晶体管——电力MOSFET，绝缘栅双极型晶体管——IGBT；AC—DC变换电路：二极管整流器——不控整流，晶闸管整流器——相控整流，PWM整流器——斩波整流；DC—DC变换电路：单管不隔离式DC—DC变换器，隔离式DC—DC变换器；DC—AC变换电路原理、分类、参数计算；AC—AC变换电路。

课堂提问：晶闸管的导通和关断条件是什么？相控整流与PWM整流电路区别是什么？交流调压电路的基本原理是什么？什么是逆变？如何防止逆变失败？

课程项目1：让学生设计一个50kW的相控整流和PWM整流电路，进行MATLAB仿真分析，比较两种整流电路的区别，要求分组讨论、制作PPT演讲，撰写研究报告。

2.风能、风力发电与控制技术

内容要点：风的产生、特性与应用；风力发电机组的结构、分类与工作原理；风力发电的特点、控制要求和功率调节控制；风力发电机组的并网运行和功率补偿：同步发电机组、异步发电机组和双馈异步发电机组的并网运行和功率补偿。

课堂提问：简述风能转换的基本原理。风力机的空气动力学参数有哪些？具体怎么求解？风力机有哪几种分类方法？

课程项目2：让学生设计基于全功率变换器的风力发电系统，在课程项目1的PWM整流电路的基础上，设计整流和逆变电路及其控制算法，进行MATLAB仿真，验证工作原理，要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。

3.太阳能、光伏发电与控制技术

内容要点：太阳能利用方式、分类及原理，中国光伏发电的历史和研究现状；太阳能电池的工作原理，太阳能电池材料的光学性质、等效电路、输出功率和填充因数，太阳能电池的效率、影响效率的因素及提高的途径；太阳能电池制造工艺，多、单晶硅制造技术；太阳能光伏发电系统设备构成，正弦波PWM技术，逆变器基本特性及评价；独立光伏发电系统的结构及工作原理、系统构成；并网光伏发电系统的分类、特点、结构、供电形式和设备构成。

课堂提问：多晶硅和单晶硅的制造工艺有什么不同？根据制作工艺的不同它们各有什么特点？什么是正弦波PWM逆变技术？并网光伏发电系统由哪几部分构成？

课程项目3：让学生设计小功率并网光伏发电系统，在课程项目2逆变电路的基础上，设计单相及三相逆变电路及其控制算法，进行MATLAB仿真，验证工作原理，要求分组讨论、制作PPT演讲、撰写研究报告。

4.生物质能的转换与控制技术

内容要点：生物质能的定义、生物质资源特点及类别；生物质能转换和发电技术、生物质能转换的能源模形式，城市垃圾、生物质燃气发电技术；生物质热裂解发电技术的分类、生物质热裂解机理，生物质热裂解技术及装置简介；我国生物质能的利用现状及开发生物质能的必要性，生物质能发电前景。

课堂提问：生物质能的优缺点是什么？根据其优缺点如何扬长避短充分利用生物质资源？生物质热裂解的机理是什么？请详细分析说明。影响生物质热裂解的因素有哪些？具体是如何影响的？

5.天然气、燃气发电与控制技术

内容要点：天然气水合物的概念，形成机理及化学性质；天然气的综合利用、环境价值与发展前景；小型燃气轮机发电机组的原理及用途、主要形式及应用前景；燃气轮机组的电能变换与控制系统、电网供电及控制；燃气发电机组的并网运行与控制策略，DC-AC低频并网逆变技术，DC-AC/ AC-DC-AC三级变换高频环节并网逆变技术；燃气发电机组高频并网逆变的控制策略。

课堂提问：小型燃气轮机组并网发电的原理是什么？简述燃气轮机组电能变换系统的结构和工作原理。燃气发电机组高频并网逆变是如何实现的？

三、结束语

在充分吸收国外高校“新能源发电技术”模块化教学模式的基础上，以人才培养为中心，凝练教学内容、改革教学方法，提高了学生对该课程的学习兴趣，课堂互动得到明显改善，不同专业背景的学生能够对课程项目进行协作研究，发挥各自的特长收集和吸收国外前沿技术，在PPT演讲、研究报告撰写方面锻炼了学生的综合能力，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]何瑞文，谢云，陈璟华.电气工程及其自动化专业建设与实践模式探讨[J].中国电力教育，2012，（3）：72-73.

[2]王三义.浅谈新能源发电技术[J].中国电力教育，2011，（15）：92-93.

生物质发电的缺点范文第2篇

关键字：秸秆发电技术应用

0、前言

随着石化燃料的日益短缺和石化燃料的利用所引起的环境问题日趋严重，大力开发利用可再生能源资源，实现能源资源利用的本地化成了解决我国能源问题的主要措施之一。秸秆作为一种可再生能源，相比太阳能和风能，具有储量丰富、投资利用风险低、收益高、不受气候条件影响等优点。我国作为农业大国，秸秆产量每年约7亿t，相当于3亿多tce。这些秸秆目前主要用于炊事、直接露天燃烧还田，不但利用率低下而且露天燃烧还污染环境。因此必须积极寻求先进的秸秆利用技术。

自20世纪70年代的石油危机后，发达国家加快了生物质能利用技术的开发应用，秸秆发电技术应运而生。自丹麦1998年诞生了世界第1座秸秆生物质燃烧电站以来，秸秆发电技术得到了快速的发展，至2006年丹麦已建有130多座秸秆电站。我国的秸秆发电技术虽然起步较晚，但发展较快，在经过了成套引进、消化的阶段后，已走上了自主创新、开发的阶段。

1、秸秆的预处理技术

秸秆入炉前需经过预处理。秸秆体积大，组织疏松，必须经过晒晾打包才便于存储。秸秆入炉有打包入炉、粉碎入炉、压块（型煤）入炉3种。粉碎入炉成本较高，但适应性最强。秸秆的粉碎入炉主要包括秸秆的打包、存储、输送和破碎几个阶段。在农业机械化国家，秸秆的收割和打包可以通过机械化完成。而在我国农业生产的分散性和传统的耕作方式给秸秆的机械化收割和打包带来一定的困难。因此必须探索适合我国国情的秸秆收割打包方式，降低秸秆预处理成本，保证电站的连续供料。

2、秸秆发电技术

按秸秆利用方式的不同秸秆发电技术可分为秸秆气化发电技术、秸秆直燃发电技术。

2.1秸秆气化发电技术

秸秆气化发电技术主要是将秸秆在一定的压力和温度下，使秸秆与O2/H2O发生气化反应，产生CO、H2、CH4等可燃气体，这些可燃气体净化后送往燃气轮机发电。如果在燃轮机后面加装余热锅炉，还可以组成秸秆燃气-蒸汽联合循环发电技术。秸秆气化技术具有废气排量小、发电效率高等优点。但由于秸秆气化时产生了一定量的焦油，燃气飞灰混入焦油中，增加了焦油的脱除和回收利用成本。因此如何减小气化过程中的焦油成了发展这一技术的关键。

目前，秸秆气化发电技术已进入了工业示范阶段。中科院广州能源研究所的“生物质气化发电新技术”，继“九五”期间分别在福建莆田建成了国内首个1MW生物质谷壳气化发电系统、海南三亚木材厂建成了以国内首个生物质木屑气化发电厂、在河北邯郸建成了秸秆为燃料的气化发电厂示范工程后，最后又与黑龙江农垦局签订了兴建20套农业固体废弃物谷壳、稻草的生物质气化发电系统的合同。该项目总投资4000多万元，年总发电量为7500万kw，年处理农业固体废弃物约10万吨。

2.2 秸秆直燃发电技术

秸秆直接燃烧发电技术是将秸秆直接送往锅炉中燃烧产生高温高压蒸汽推动蒸汽轮机做功发电，相比秸秆气化技术，具有结构简单、投资省、易于大型化等优点。与常规的燃煤电站相比，秸秆电站的汽机岛与常规燃煤电站的汽机岛几乎没有差别，其关键技术是秸秆燃烧技术。

与煤粉的燃烧过程近似，秸秆的燃烧过程大致可以分为水分的析出阶段、挥发分的析出并着火阶段、焦炭的燃烧、燃尽4个阶段。但与电站用煤相比，秸秆具有水分和挥发分较高，灰分、热值、灰熔点较低等特点，因此与煤粉的燃烧不径相同。此外，由于秸秆中碱金属含量较高，某些秸秆如稻草中的氯离子含量较高，增加了烟气对受热面的腐蚀程度，组织秸秆燃烧时还必须考虑这些不利因素的影响。用于秸秆发电的燃烧技术主要有水冷式振动炉床燃烧技术和循环流化床燃烧技术。

水冷式振动炉床燃烧技术是丹麦BWE公司开发主要用于燃烧生物质的燃烧技术。BWE公司的秸秆发电技术已经应用在丹麦、瑞典、芬兰、西班牙等国的秸秆电站。传统的炉床燃烧技术具有燃料分布不均匀、空气容易短路、燃烧效率低等缺点。水冷式振动炉床采用振动炉排，减小了秸秆在炉排上分布的不均匀性。秸秆燃烧后灰量较小，采用水冷可以保护炉排不被烧坏；尾部过热器采用3级和竖直烟道中的分开布置可以有效降低碱金属等对受热面的腐蚀。最近，河北、山东、江苏等地也正在与BWE公司合作，引进其技术筹建秸秆发电厂。为了降低成套引进的成本，国内的企业也积极与BWE公司合作，寻求振动炉床燃烧设备的国产化。

循环流化床燃烧技术是一种先进的燃烧技术，也可用于秸秆的燃烧。循环流化床一般由炉膛、高温旋风分离器、返料器、换热器等几部分组成。流化床密相区的床料温度在800℃左右，热容量较高，即使秸秆的水分高达50%~60%，进入炉膛后也能稳定燃烧，加上密相区内燃料和空气接触良好，扰动剧烈，燃烧效率较高。相比炉床燃烧技术，流化床燃烧技术具有布风均匀、燃料与空气接触混合良好、SOX、NOX排放少等优点，更适应燃烧水分过高、低热值的秸秆。哈尔滨工业大学研制开发的流化床锅炉先后安装在泰国、马来西亚等地；浙江大学针对秸秆燃烧灰熔点低、易结渣等特点进行研究，不断改进循环流化床燃烧技术，通过采用特殊风分配及组织方式保证秸秆的流化燃烧和顺畅排渣，并优化受热面布置，降低碱金属的腐蚀，解决了一系列的难题，目前已处于工业化推广阶段。

2.3 结语

我国是世界上最大的农业国，也是秸秆资源最为丰富的国家之一。秸秆作为一种清洁可再生的能源在我国具有广阔的市场前景。秸秆燃烧产生的CO2与秸秆生长时所吸收的CO2大致相当，秸秆的平均含硫量只有0.38%，远低于电厂用煤的平均含硫量（1%）。因此，发展秸秆发电可以减少CO2和SO2的排放，保护我们赖以生存的地球环境。此外收购秸秆还可以增加农民收入，安置农村闲置劳动力，符合我国的“三农政策”。

根据国家能源局规划，到2015年我国生物质发电装机将达1300万千瓦，较2010年增长160%。数据显示，2010年我国农村以秸秆为燃料的生物质发电装机突破500万千瓦。我国秸秆发电技术的前景广阔，发展秸秆发电有利于提高农民收入，改善环境，实施可持续发展战略和建设节约型、和谐型社会。

参考文献

[1] 也飞.丹麦解决能源问题的经验.全球科技经济望,2005（2）：53~55

[3] 傅友红、樊峰鸣、傅玉清.我国秸秆发电的影响因素及对策.沈阳工程学院学报（自然科学版），2007（7）:207~210.

生物质发电的缺点范文第3篇

关键词：光伏产业，发展方向，存在的问题

一、光伏产业发展的必要性

1.化石能源、核能

集中式的大型发电站都存在一个问题，从发电厂将电能输送给用户的过程将会产生输电损耗，一般会超过电厂输出发电量的10%。我国目前的能源结构采用火力发电和核能，这种大型发电厂都造成极大的浪费。

（1）化石能源

对于资源缺乏的国家和地区，需要从资源丰富的国家进口煤炭、石油，在运输的过程中将会增加成本，同时也将本国的命脉握在了别人手中。化石燃料在使用过程中还会产生大量二氧化碳、粉尘、硫化物等，特别是煤炭，虽然煤炭相比于石油、天然气储量最多，价格野相对便宜，但对环境造成的污染也是最大的。随着大家对生态环境的重视以及煤、石油、天然气的有限性，化石能源的使用会收到限制。虽然目前也采取“煤炭气化”提高燃烧值，“碳捕捉和封存”来降低燃烧过程产生的二氧化碳，但无疑这样的做法也会增加发电成本。

（2）核能

核电站建设周期长，资金投入高，核废料的产生不但增加处理成本还会给环境带来潜在的危险。核电站废弃以后还需要大笔的资金处理核电站，所需要的资金接近核电站的建设费用。在提炼核能反应堆原料的过程中，也需要大量的传统能源，也就是说核能发电也会产生二氧化碳，并不是不产生任何二氧化碳。另外，核发电的主要原料铀的储量约为475万吨，目前每年消耗约7万吨[1]，也就是说按照目前的消耗速度，核能还能维持不到70年的时间。

2.其他可再生能源

风能与太阳能一样，存在发电量不可控、不稳定的缺点，另外风力发电机主要以大型为主，除了太阳能-风能路灯外，城市也不太可能建设大型的风力电机。

生物质能的利用主要通过生物质发电，乙醇燃料以及生物柴油[2]。生物质发电主要原料为农作物秸秆及农林废弃物，收集困难，产业化技术水平不高。乙醇燃料主要原料为粮食，就目前我国现状将粮食大量生产乙醇燃料不太现实。生物柴油原料为动物或植物油脂，加工技术还有待进步，另外含油作物种植也面临占用土地的矛盾。

水力发电也是清洁的可再生能源，2014年我国水电发电量占全国总发电量的19.2%。目前，我国水电开发容量已达到技术可开发量的52%左右，发电量占到技术可能量的40%左右。水力发电修建大坝会对整个生态环境造成破坏，而且水力发电储量也不能完成满足经济发展需要。

因此，综合对比各种能源，未来的能源主要是可再生能源，而太阳能储量大、分布广泛，是未来必不可少的一种能源形式。

二、未来光伏产业的发展方式

1.分布式光伏电站将成为主要形式

著名的电器工程学家爱迪生就预言：未来的发电是分散式的，虽然光伏产业发展之初，大多数的光伏科学家也将发展的重心放在大型光伏电站及聚光式光伏电站。上世纪德国提出的“千家光伏屋顶”以及后来的“十万家光伏屋顶”，美国的“百万屋顶”计划，特别是日本的“阳光”计划，在2008年日本个人住房光伏发电量占日本总装机容量的80%以上，成为日本光伏发电的主体。光伏系统由于其独特性可以建设任意大小的发电站，那么未来更多的就是建设中小型的分布式光伏电站，也就是将光伏电站与建筑有机的结合在一起。这样的结合，不另外占用土地面积，维护方便，当地发电当地使用没有输电损耗，可以将光伏组件部分替代建筑材料节省成本，同时光伏系统覆盖在建筑表面还能起到保温隔热的作用降低建筑能耗。

2.行业、企业标准将进一步完善

建立完善且与产业发展适应的光伏产业标准体系是光伏产业健康发展的必要条件，包括光伏产业基础通用标准、光伏制造设备、光伏材料、光伏电池和组件、光伏电源并网电能质量等多方面。我国目前也陆续出台了相应的标准，但与国际相比还不完善，另外还需要根据我国的具体情况做一些相应的调整，以适合我国光伏产业的发展。

3.光伏电池将趋于多样化

既然未来主要发展方向为分布式的光伏电站，特别是与建筑结合在一起，为了满足发电及建材的双重要求，必然对光伏系统提出多样化的需求，包括太阳电池原材料多样化、形状多样化、颜色多样化以满足人们对于美观、安装维护方便等方面的要求。

三、我国光伏产业未来发展需要注意的几点问题

1.人才的培养

我国光伏产业的发展比较晚，在2002年之前除了一些特殊领域，光伏还没有作为大规模应用的电源，到2002年底全国装机容量累积只有6兆瓦，因此更加没有系统的人才培养方案。光伏产业大规模发展需要大量的专业人才，包括改进生产工艺、改进太阳电池结构提高发电效率、寻找替代原材料、系统设计安装、系统维护都需要专业人才。同时由于各企业产品质量良莠不齐，需要专业的质量检测人员对产品进行检测，让消费者能够买到合格的产品。

2.加大对相关知识的普及、培训

要大规模的普及，必须要让所有人对光伏产品有一定了解，就我国目前的情况来看，除了光伏发展比较好的几个地区以外，人们对于光伏完全不了解，这就需要政府以及光伏从业者提高宣传力度，让人人了解光伏。

3.成本进一步降低

光伏一直以来都被认为是“昂贵”的代名词，虽然严格意义来讲，在2011年就已经实现了个别地区光伏发电成本与化石能源发电成本一致，但要大规模使用光伏电池还需要做进一步努力，可以通过改进生产工艺、提高电池发电效率、提高使用寿命、降低辅助材料成本、光伏系统的合理设计与安装，从整个系统上实现成本降低，从而降低光伏发电成本。

4.相关基础设施完善

光伏材料、太阳电池、光伏组件质量是否合格需要相应的检测设备，光伏发电要及时并网需要完善的电网结构、电能质量检测以及电能合理调节，只有这些基础设施也能够得到完善，光伏产品质量才能得到保证，光伏发电才能随时发电随时上网，也才能吸引更多的人安装光伏电池。

5.与其他可再生能源的协调

要满足全球所有的电力需求，需要安装300亿千瓦的光伏系统才能满足全球电力需求，而安装数亿光伏系统所需要的面积仅相当于半个法国[1]，因此，寻找足够的安装面积并不是问题，真正的挑战是光伏系统发电的不稳定性。一直以来限制光伏产业发展的主要原因除了价格以外就是光伏发电的不稳定性，在冬季太阳辐射强度下降的情况下，发电量也会降低。有效的解决方案就是将太阳能发电与其他的可再生能源发电结合起来，包括风力发电、生物质能发电、水力发电等构成一个综合性混合能量系统，由于它们之间具有互补性，这样的组合不仅会是最清洁的能源结构还是成本最低的能源结构。

四、总结

在日益严峻的能源形势和生态环境形势压力下，太阳能光伏产业前景广阔，未来光伏产业的发展更多的是呈现分布式以及多样化的发展方式，我国虽然取得了显著的成就但要实现大规模的普及作为主要的能源利用形式，还有很长的路要走，需要光伏专业人士一起的努力。

参考文献：

生物质发电的缺点范文第4篇

【关键词】分布式发电；微电网；配电系统；电网；能量优化

一、概述

1、技术产生背景

2013年1月，国务院了《能源发展“十二五”规划》，提出要以分布式能源、智能电网等作为推动能源生产和利用方式变革的重点，大力推广新型供能方式，提高能源综合利用效率。

分布式发电（Distributed Generation，DG）指为满足终端用户的特殊需求、接在用户侧附近的小型发电系统。其优点是可利用丰富的清洁和可再生能源，具有经济性、环境友好性、能源利用的多样性、调峰作用、安全性和可靠性、可为边远地区供电等优势，接入方便，运行简单。缺点是一些可再生能源具有间歇性和随机性，大量可再生能源发电（风电/太阳能发电等）并入配电网，不仅改变了配电网的运行模式，同时其波动性对电网运行也会产生不利影响，对电网的运行调度提出了挑战。分布式电源特性中的不可调度性、功率波动、需要备用，以及双向潮流导致的电压调节、保护协调、能量优化困难等，都是分布式电源在并网运行时需要面对和解决的问题。这些缺点制约了分布式发电的发展。

为了降低分布式发电带来的不利影响，同时发挥分布式发电积极的辅助作用，一个比较好的解决办法就是把分布式发电、负载和储能系统一起，作为配电子系统，这就是微电网（Microgrid）。微电网是集信息技术、新能源技术、分布式发电技术等为一体的重要概念，有利于构建节能高效、绿色环保、安全可靠的电气系统，解决传统电网的安全、长距离输电的损耗以及化石能源所带来的环境污染等问题。同时，它还能够降低高峰负荷，降低电网网损，削峰填谷，降低电价，为分布式电源投资商带来收益。

2、微电网概念

2002年，美国电力可靠性技术解决方案协会（consortium for electric reliability technology solutions，CERTS）从结构、控制、经济等方面系统全面定义了微电网的概念：微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可以同时提供电能和冷/热能量；微电网内部电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。

微电网包括分布式电源、储能系统和可控负载三大部分。其中分布式电源包括小规模的风电、光伏、CCHP、生物质、水电等；储能系统包括电储能（储能电池、飞轮、超级电容、压缩空气等）、热储能（可实现CCHP热-电解耦，可改变负荷曲线形状等）等系统；可控负载如照明负荷、泵类负荷、加热负荷等。

微电网中包含有多个DG和储能系统，联合向负荷供电，整个微电网对外是一个整体，通过断路器与上级电网相联。微电网中的DG可以是多种能源形式（光电、风电、微型燃气轮机等），还可以以热电联产（combined heat and power，CHP）或冷热电联产（combined cold heat and power，CCHP）形式存在，就地向用户提供冷/热能，提高DG利用效率。

3、微电网分类

一般而言，微电网分为联网型和独立型两种。

联网型微电网具有并网和独立两种运行模式。在并网工作模式下，一般与中、低压配电网并网运行，互为支撑，实现能量的双向交换。在外部电网故障情况下，可转为独立运行模式，继续为微电网内重要负荷供电，提高重要负荷的供电可靠性。通过采取先进的控制策略和控制手段，可保证微电网高电能质量供电，也可以实现两种运行模式的无缝切换。

独立型微电网不和常规电网相连接，而是利用自身的分布式能源满足微电网内负荷的需求。当网内存在可再生分布式能源时，常常需要配置储能系统以保持电源与负荷间的功率平衡，并充分利用可再生能源。这类微电网更加适合在海岛、边远地区等地为用户供电。

二、微电网技术

1、典型微电网结构

微电网与外电网之间只有一个公共接点，可构成母线级、变电站级等不同规模的微电网，微电网可以独立、并联或嵌入式接入电网。典型的微电网结构有直流（如图1所示）、交流（如图2所示）和交直流混合（如图3所示）三种。

直流微电网的优势在于，由于DG的控制只取决于直流电压，无需考虑各种DG之间的同步问题，直流微网的DG较易协同运行，在环流抑制方面更具优势，且只有与主网连接处需要使用逆变器，系统成本较低。

在交流微电网中，DG、储能装置和负荷等，均通过电力电子装置连接至交流母线，通过对公共联接点处开关的控制，可实现微网并网运行与孤岛运行模式的无缝切换。

直流和交流微电网各具优势，交直流混合微电网具备两种微电网的优点：既有交流母线又有直流母线，易于向交/直流负荷供电。

2、微电网运行特性

由于微电网有多种能源输入（风、光、天然气、生物质、水电等）、多种产品输出（电、热、冷）、多种转换单元（风/电、光/电、热/电，AC/DC）、多种运行状态（独立、并网），并且一些电源如风电等，具有间歇性和随机性，因此微电网具有复杂的特性；微电网的分布式电源大多采用电力电子逆变装置，不具有自同步性；负荷波动对电源输出影响较大；运行状态多变，在状态转换时常要求无缝切换；规模一般不大，不同时间动态响应耦合性强；除关注安全稳定性外，还关注电能质量、经济性等问题。

图1 直流微电网典型结构

图2 交流微电网典型结构

图3 交直流混合微电网典型结构

3、微电网及含微电网配电系统规划

微电网及含微电网配电系统的规划工作要考虑DG容量的优化、微电网结构的优化、接入位置的优化、配电系统的综合优化等问题；在技术上面临冷/热/电负荷的综合考虑、可再生能源的间歇性和随机性、DG的多样性、配电系统转变为电力交换系统等困难；要保证微电网建设与运行的经济性、供能的可靠性、环保效益；要有助于提升配电的经济性，使可再生能源尽可能多地接入配电网。

4、微电网及含微电网配电系统控制

微电网及含微电网配电系统的控制主要要解决几个方面：模式切换控制，保证各运行模式之间的平滑过渡；联络功率控制，减轻对电网的影响；电能质量控制，减小对用户供电质量的影响；稳压/稳频控制，保证系统运行的稳定；运行优化控制，保证系统的经济性。

并网型微电网只有能够灵活实现切换，才能发挥其优势。而独立型微电网必须能够长期独立运行。

微电网配电系统控制主要有两种策略：主从控制和对等控制。主从控制是以微电网中的某个分布式电源（主电源）为主控制单元，对电压和频率的控制起主导作用，这种情况下对主电源的要求比较高；或者以上层中心控制器作为主控制单元，对整个微电网进行控制。对等控制是利用下垂特性曲线，通过测量逆变器输出端口电压的频率和电压幅值，控制分布式电源的有功和无功功率（f-P和V-Q下垂控制）；或者利用下垂特性曲线，通过测量逆变器端口输出的有功和无功功率，控制其端口电压的频率和电压幅值（P-f和Q-V下垂控制）。

以一个分布式电源为主控制单元的底层分布式电源的主控制策略，由于其底层分布式电源之间需要强的通信联系，成本高，可靠性降低，且整个系统对主单元有很强的依赖性，主单元一旦控制失效或通信失败，整个微电网就会瘫痪，因此，这种底层分布式电源的主从控制方法还有待改进。而底层分布式电源之间的对等控制，各分布式电源之间不需要通信联系就能实现功率共享，不同分布式电源之间地位对等，控制具有冗余性，这种控制策略因而收到广泛关注。对于以中心控制器为主控制单元的主从控制策略，由于其通信联系不是强联系，中心控制器能起到管理微电网的作用，随着微电网的发展、多微网的出现，这种分层控制系统将是很好的选择。

5、微电网及含微电网配电系统保护

微电网的接入给配电系统的保护和自动化系统应用带来了挑战，。微电网配电系统的保护包括低电压加速反时限过电流保护、线路接地保护、孤岛检测及保护、低电压穿越能力的保护动作时需配合等等。

微电网及含微电网配电系统保护具有一些特性，如：导致配电线路中的潮流双向性、配电系统通讯系统远不如输电系统完备、保护数量多、保护区域有限、经济型要求高等等，这些方面需要在设计阶段就加以考虑并解决，以满足对保护系统可依赖性、安全性和速动性的要求。微网配电系统的保护原理与技术如图4所示。

图4 配电系统的保护原理与技术

6、微电网能量优化

微电网能量优化的目标在于研究微电网优化调度理论，使全系统能源利用效率最大化。具体来说，就是在满足运行约束条件下，最大限度利用可再生能源，保证整个微电网运行的经济性。在微电网高渗透率的情况下，通过对微电网输出的有效控制，降低配电系统的损耗。

孤立微网中常用的典型电源有常规发电机组（柴油发电机、微型燃气轮机等）和可再生能源发电机组（光电、风电等）。当可再生能源容量较大时，一般需要安装储能系统（如蓄电池），用于稳定系统运行电压和频率。目前，电池储能系统一般投资较大，且使用寿命较短，因此，合理利用储能电池以保证其使用寿命，是微电网运行控制策略选择的关键，其目的是在保证系统稳定供电的前提下，综合考虑各种分布式电源和储能设备的运行约束，提高系统全寿命周期的经济性。

并网型的微电网，既可以在并网模式下运行，也可以在外网出现故障时转入孤岛运行模式。在孤岛运行模式下，微电网运行的目标是尽可能保证一些重要负荷的供电，满足微电网内的功率平衡，能量管理比较简单。针对并网运行模式的能量管理，目的是实现微电网运行效益的最大化，包括经济效益和社会效益。并网运行模式下的能量管理，常用三种模式：联络线功率恒定模式、微燃机恒功率模式、微燃机功率时间・设定模式。目前，以微型燃气轮机为核心设备的冷/热/ 电联供（CCHP）技术发展十分迅速。CCHP整体燃料利用率在70%～90%之间，大大优于效率为30%～45%的大型发电厂，可实现能源的有效梯阶利用。

生物质发电的缺点范文第5篇

关键词：分布式光伏发电；并网方案；成本；效益研究

中图分类号：X511 文献标识码：A

世界的发展离不开能源，然而在当前传统石油、天然气和煤炭资源越发匮乏且对环境污染的副作用逐渐显现的时候，发展可替代能源已经成为一种共识。与核能、潮汐能、生物质能等环保能源对比，太阳能的优势显而易见，其开发周期之短、投资产出比之大、副作用之低是前者所不能比拟的。我们常常将太阳能转化为可利用的电力资源，从而衍生出了光伏发电产业。然而面对源源不断的太阳能资源，我们却不能很好地加以利用，究其缘由，无外乎是由于地理、天气等因素而导致的太阳能利用太过分散，倘若可以集中利用、并网利用，则可很好地规避地域这些不利因素对开发太阳能资源所带来的影响。

一、我国分布式光伏发电的现状

我国分布式光伏产业起步较晚，缺乏整齐统一的规划，导致了现在很多老城区、旧城区使用太阳能杂乱无序，大多数用在了楼宇太阳能热水器，利用光伏发电几乎无从谈起。新建的新城区已经意识到光伏发电的重要性，除此之外，工业园区、高新科技园区、经济开发区、农业示范区、集中应用示范区等也大规模试点光伏发电应用。

除此之外，很多地方也鼓励光伏发电的用户将使用不了的余电接入国家电网对外出售，在国家层面，则由财政部、科技部、国家能源局等在2009年联合推进“金太阳工程”、2009年早些时候出台的光电建筑每瓦补贴20元及2013年国家发展和改革委员会的光伏发电电价每瓦补贴0.42元等相关政策支持。诚然，这些仍旧是以楼宇示范项目、校园、生态城和工业用户为主。

总之，我国分布式光伏发电远未满足我们对资源的需求，在我国能源配比中仍旧处于低位，分布式光伏发电分布杂乱、能源使用效率较低，无法统一调配统一运行。国家也正在加大对这种新兴能源给予政策、资金的相关支持。

二、分布式光伏发电并网的优势

（一）市场导向优势

光伏发电依托健全的光电建筑、设备，才能有效地将太阳光能转化为电力能源，分布式光伏发电在不并网的情况下是自己开发自己使用，然而很多用户都结余了很大一部分的电力而白白浪费。例如一些校园、经济开发区，白天最多使用空调，还剩余了很大部分的电量，这部分电量只能转化为热能或生物质能存储，造成了很大的能源浪费，而类似工业开发区、高新科技园区又对能源需求旺盛，自身的光伏发电无法满足其生产、运营的需要，还需要额外再花钱购进电能。

一方在浪费，另一方却又嗷嗷待哺，如果将分布式光伏发电并网，利用价格机制作为推动，可以很好地理顺市场导向。

（二）价格优势

分布式光伏发电的前期建设成本与后期设备使用周期在一定程度上制约着光伏发电产业的发展，光伏发电建筑建设成本过高使得很多单位望而却步。在国家出台帮扶政策的同时，倘若可以将分布式光伏发电并网，利用价格推手，引入市场“补贴”，则可以很好地改善这种现状。

（三）效益优势

当分布式光伏发电并网后会充分发挥它的集群效益，其平摊到每位用户身上的个人支出将会大大降低，平均单位光伏建筑单位发电量的使用效益也会发挥到最大化。这对于促进我国能源结构优化，改善能源整体环境具有非常重要的意义。

三、分布式光伏发电并网的成本分析

分布式光伏发电并网的成本主要表现在建设成本和运营成本，我们分别来详细探究下并网的成本。

第一，需要根据当地城市电网的发展现状，当地的太阳能资源等情况，开展有效的市场调研与试验。

第二，确定好了试点地域后，要结合城市规划总体纲要及该地域控制性详细规划进一步开展空间负荷预测及负荷总量预测。

第三，根据我们所分析获得该地区符合特征以及太阳能资源数据，正式进行光伏发电负荷曲线以及出力情况的匹配分析工作，如图1所示，途中的曲线对于时间的积分为电量，其中的第一部分为光伏发电上网的电量；第二部分为用户在光伏发电作为电源情况下的用电量；第三部分为用户在公共配电网作为电源的用户用电量。在对上述情况进行分析之后，还需要我们能够结合当地的地域限制、投资规模等一系列因素对所要建设的光伏发电装机容量进行确定。

第四，需要列出可能的光伏发电运营模式备选方案，并对不同的运营模式所具有的优缺点以及可行性进行全面分析。

第五，要根据发电选址地点目前的现状以及周围的环境进行考察，并对在不通用运营模式下光伏发电所具有的用户配电网改造方案以及接入方案等进行确定。

第六，需要对不同运营模式下光伏发电的计算参数以及边界条件等进行确定，比如对相关配电设备的造价、当地补贴政策以及电量基本价格等等数据，要有准确的把握，避免在数据信息方面的误差，造成我们对实际收益方面的错误判断，应相对实际效益的计算。

第七，需要对不同运营模式下光伏发电的运行成本进行全面的计算，主要包括光伏发电的初期投资费用、配电网的初期投资费用、相关设备的运行维护费用以及贷款利息等等，除了这部分基本费用之外，还具有停电损失费用、设备损耗费用以及房顶租金等等。通过不同运营模式的应用，则能够使项目投资能够获得不同的成本构成。

综上所述，开展一项成功的光伏发电并网项目，需要经过前期调研、选址、分析等等一系列成本付出，除此之外，还有各种损耗费用，其成本与产出效益之间的权衡成为横亘在能源优化面前的一条深深的沟壑。

四、在政府支持下的分布式光伏l电并网的效益对比

由于缺乏全面系统的制度体系，目前分布式光伏发电并网操作仅限于统购统销或者在封闭环境区间内的自产自用，尚无法形成大规模的统购统销与自产自用互相接入。在政府政策资金支持的情况下，我们可以就目前的现状就产业效益进行相关的论证。

统购统销对接入公共电网是最合适的，以配电箱作为接入点，反向输电，计价计量方式简单，也便于维护。

自产自用一般应用于封闭式园区以及合同能源管理模式中，同样以配电箱作为接入点，在产权分界点再设立一个计量单元。

就效益对比来说，二者各有优劣。目前政府对光伏发电并网进行发电补贴，此时地域之间对比的价格因素成为主导因素，统购统销相较自产自用就具有了更多的价格导向优势。然而当某一地域对电力需求特别大的时候，政府主导的价格因素就不是区域内并网用户重点考虑的方向，自产自用群体拥有了更大的自，能对电力资源进行更好的调配。

结语

总而言之，基于我国目前能源发展的现状，开展光伏发电是大势所趋，分布式光伏发电并网操作也必然成为市场主流。在这项过程中，我们必须充分重视分布式光伏发电的重要性，高瞻远瞩，在未来的城市规划和建设方面为分布式光伏发电并网预留条件，同时也需要我们结合实际情况，用更针对性的措施来获得更好的并网运行效益。

参考文献