中国政府对发展基于可再生能源的分布式发电也非常重视。在我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中明确提出要大力开展“可再生能源低成本规模化开发利用”以及“间歇式电源并网及输配技术”,开展分布式发电供能技术方面的研究工作符合国家重大需求[15]。2009年中国用于可再生能源的投资金额为29.2亿美元,仅次于德国居世界第二位。相较于08年,可再生能源总量达226GW,增幅(37GW)居世界第一位,风力发电容量增幅(13.8GW)及总量(38GW)均居世界第一位[13]。我国近年来颁布的《可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》等一系列政策法规中,都已明确将分布式发电供能技术列入重点发展与支持领域。因此,可以预见在中国大规模发展基于可再生能源的分布式发电技术已是必然的趋势[16,17]。
随着分布式发电技术的不断提高,分布式发电成本进一步下降,表1-1为几种常用分布式发电的成本对比[13]。以风力发电为例,美国能源署的结论是,到2015年,风力发电厂的发电成本将降至每度电5.58美分,与使用其他传统燃料如核能、煤和天然气的发电厂在成本方面并无太大差异。因此可以预期,分布式发电在克服了自身的技术阻碍以及成本问题后,在不远的将来,必将与常规集中式发电构成未来世界两种相辅相成的发电方式,并在电力系统中占据重要的地位。
1.2 常用分布式发电技术
目前,比较成熟的分布式发电技术主要有风力发电、光伏发电、燃料电池和微型燃气轮机等几种形式。
1.2.1风力发电
风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术,它始于19世纪末,在20世纪70年代以后进入一个蓬勃发展的阶段。作为一种可再生能源,风能的开发利用近年来得到了极大的关注,大量的风力发电系统已经投入运行,各种风力发电技术日臻成熟。由于风力发电环保可再生、全球可行、成本低且规模效益显著,已受到越来越广泛的欢迎,成为发展最快的新型能源之一,是目前新能源开发技术中最成熟、最具规模化商业开发前景的一种新型发电技术[18]。
按照是否与常规的电力系统并网运行划分,风力发电系统可分为并网型和离网型两种。前者正常的运行方式是与电力系统并网运行,在某些情况下可与储能及其他分布式电源系统组成微网独立运行;后者则独立向负荷供电。并网型风力发电是大规模开发风电的主要形式,也是近几年来风电发展的主要趋势。并网型风力发电系统的分类方法有多种。按照发电机的类型划分,可分为同步发电机型和异步发电机型两种;按照风力机驱动发电机的方式划分,可分为直驱式和使用增速齿轮箱驱动两种类型;另一种更为重要的分类方法是根据风速变化时发电机转速是否变化,将其分为恒频/恒速和恒频/变速两种[19,20]。图1-1为一典型的直驱式风机并网系统示意图,发电机采用永磁同步发电机,定子侧通过不控整流、boost升压、全桥逆变后并网[21]。