稅典華

（國網(wǎng)巴東縣供電公司，湖北 恩施444300）

0 引言

隨著電力需求迅速增長，以大機(jī)組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的大型電網(wǎng)的弊端日益顯著。尤其是近年來，世界范圍內(nèi)接連發(fā)生了幾次大面積停電事故，充分暴露了電網(wǎng)的脆弱性，因此分布式發(fā)電（Distributed Generation，簡稱DG）技術(shù)越來越受到人們的重視。DG 通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)十兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元，主要包括以液體或氣體為燃料的內(nèi)燃機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等。本文以應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電為例，介紹這兩種可再生分布式發(fā)電的原理、特點及其在山區(qū)的應(yīng)用。

1 分布式發(fā)電原理

1.1 風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能，其基本原理是風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用風(fēng)吹動風(fēng)輪，通過風(fēng)輪的機(jī)械轉(zhuǎn)動驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而產(chǎn)生電能。其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是實現(xiàn)由風(fēng)能到電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備。一般的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要由葉輪、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、調(diào)向機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)等幾大部分組成，葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由傳動系統(tǒng)傳送至發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；調(diào)向機(jī)構(gòu)是用來調(diào)整風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)平面與空氣流動方向相對位置的機(jī)構(gòu)。

1.2 太陽能發(fā)電

基于太陽能的發(fā)電技術(shù)有兩種，一種是光伏發(fā)電技術(shù)，另一種是光熱發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電主要應(yīng)用于分布式發(fā)電，而光熱發(fā)電則較多用作集中式發(fā)電。光伏發(fā)電技術(shù)是利用光伏效應(yīng)，通過光照產(chǎn)生電動勢，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，則會有直流電流流過外部電路，產(chǎn)生一定的輸出功率。通常每塊太陽能電池組件輸出的直流電壓較低，為了提高電壓，達(dá)到逆變器最佳工作狀態(tài)的額定輸入直流電壓，會將一定數(shù)量的太陽能電池串聯(lián)到一起形成回路，然后接入逆變器中，逆變器將輸入的直流電轉(zhuǎn)換成交流電。

2 分布式發(fā)電特點

2.1 分布式發(fā)電優(yōu)點

（1）資源豐富、可再生、清潔無污染。以風(fēng)能和太陽能為例，全球可開發(fā)的風(fēng)能資源潛力是當(dāng)今全球用電量的5 倍左右，大約40min照射在地球上的太陽能，足以供全球人類一年能量的消費，而且風(fēng)能、太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源。因此DG 以清潔能源（風(fēng)能、太陽能和生物能）替代傳統(tǒng)化石燃料，既緩解了能源危機(jī)，也減少了粉塵、CO2、SO2、廢水、廢渣等的排放。

（2）未來經(jīng)濟(jì)性好。隨著未來風(fēng)機(jī)和光伏電池價格的不斷下降，以及常規(guī)能源發(fā)電環(huán)保投入的增加，分布式發(fā)電成本相比常規(guī)能源發(fā)電成本差距逐漸減小。而且就地供能代替遠(yuǎn)距離輸電，減少了輸變電線路和設(shè)備的投入、維護(hù)費用以及線路、設(shè)備等產(chǎn)生的電磁和噪聲污染。

（3）靈活性高。分布式電源多采用性能先進(jìn)的中小型、微型機(jī)組，操作簡單，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，且DG 裝置與大電網(wǎng)的接入和斷開具有相對自主性，當(dāng)大電網(wǎng)發(fā)生故障時，可通過啟動斷開裝置使DG 與電網(wǎng)斷開，由DG 獨立為用戶供電，提高電網(wǎng)運行的靈活性。

2.2 分布式發(fā)電局限性

（1）間歇性、不可控性。風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電受風(fēng)力大小和日照強(qiáng)度等自然因素的影響較大，具有明顯的間歇性，因此很難像常規(guī)能源發(fā)電一樣，可以根據(jù)負(fù)荷要求來改變可再生分布式發(fā)電的輸出特性。

（2）能量密度低，容量小。太陽能和風(fēng)能的能量密度均比較低，若要達(dá)到與水電相同的發(fā)電容量，風(fēng)力機(jī)的尺寸要比相應(yīng)水輪機(jī)大幾十倍。一般情況下，每平方米太陽輻射強(qiáng)度大約只有1 000 W。目前存在的風(fēng)電場和光伏電站容量相比常規(guī)能源電站很小。

3 可再生分布式發(fā)電在山區(qū)的應(yīng)用分析

3.1 山區(qū)電網(wǎng)概況

中國山區(qū)地域廣闊，山區(qū)供電具有用戶分散、負(fù)荷密度小、小型用電設(shè)備多、自然功率因數(shù)低、用電季節(jié)性強(qiáng)、裝置容量利用小時數(shù)小、供電成本高等特點。山區(qū)供電的電源主要來自大電力系統(tǒng)，山區(qū)電網(wǎng)6～20kV 配電線路平均每公里年的送電量只有城市電力網(wǎng)的1/20左右。

3.2 可再生能源分布

我國幅員廣大，有著豐富的太陽能和風(fēng)能資源，主要集中在偏遠(yuǎn)山區(qū)、戈壁或孤島。風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部等地區(qū)，風(fēng)能資源豐富的地區(qū)主要集中在北部、西北和東北的草原、戈壁灘以及東部、東南部的沿海地帶和島嶼上。另外，在中國內(nèi)陸地區(qū)，比如湖北省通山地區(qū)，具有豐富的風(fēng)能資源，適合發(fā)展風(fēng)電。

3.3 應(yīng)用于山區(qū)的可再生分布式發(fā)電

從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，豐富的太陽能和風(fēng)能資源大部分集中于偏遠(yuǎn)的山區(qū)或島嶼，對于用戶來說，這些地方電網(wǎng)一般比較薄弱，供電質(zhì)量和可靠性較差，而對于電網(wǎng)，相同的送電量，山區(qū)供電的成本明顯增大，投資和維護(hù)費用均比較高。因此，充分利用山區(qū)豐富的資源，采用分布式發(fā)電技術(shù)，是一種可行且有效的方法。

（1）用于邊遠(yuǎn)山區(qū)生活用電，如10～100 W 的照明、洗衣機(jī)、電視機(jī)等小型電源；

（2）用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，如光伏水泵的使用可以解決山區(qū)的深水井飲用、灌溉問題。

將可再生分布式發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用于山區(qū)有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。從經(jīng)濟(jì)效益角度來看，就地供能代替遠(yuǎn)距離輸電，減少了輸變電線路和設(shè)備的投入、維護(hù)費用；山區(qū)土地利用率較低，這就降低了風(fēng)電場建設(shè)期的用地成本；山區(qū)用戶用電能夠?qū)崿F(xiàn)自給自足。從社會效益角度來看，隨著分布式技術(shù)的成熟，供電質(zhì)量和可靠性逐漸提高，一方面可以提高山區(qū)人民的生活水平，另一方面將電能用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，既減少了生產(chǎn)開支，又能提高生產(chǎn)效率，有力促進(jìn)山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 結(jié)語

分布式發(fā)電作為一種充分利用能源的新型發(fā)電方式，具有節(jié)能、環(huán)保、投資少、占地小的特點，具有廣闊的發(fā)展前景。我國山區(qū)地域廣闊，山區(qū)供電具有用戶分散、負(fù)荷密度小等特點。若采用大電力系統(tǒng)供電，供電成本高，供電質(zhì)量差。采用分布式發(fā)電技術(shù)以就地供能代替遠(yuǎn)距離輸電，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，值得應(yīng)用和推廣。

［1］王建，李興源，邱曉燕.含有分布式發(fā)電裝置的電力系統(tǒng)研究綜述［J］.電力系統(tǒng)自動化，2005，29（24）：90－97.

［2］楊文宇，楊旭英，楊俊杰.分布式發(fā)電及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究綜述［J］.電網(wǎng)與清潔能源，2008，24（2）：39－43.