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RURAL ELECTRIFICATIONNew Energy 新能源

2011年第05期总第288期

纪云平，姬忠凯

分布式发电及效益的研究

分布式发电DG（Distributed generation）指将发电

系统以小规模、分散式的方式布置在用户附近，可独立

的输出电能的系统 [1]。它是以资源和环境效益最大化、

以能源利用效率最优化确定方式和容量的新型能源系

统。与传统的发电方式相比，分布式发电具有一些突出

优势。它可以为用户独立供电，这对于为边远地区供电

提供了更好的选择。除此以外，采用分布式发电可提高

电网的供电可靠性和电能质量，有助于缓解电力供应的

紧张局面，防止电力拥塞。DG也可作为备用电源为要

求不间断供电的用户提供电能 [2]。另外，DG具有污染

小，降低负荷对系统的电压、频率及无功的影响，提高

配电网的效率，减小系统旋转储备等多方面的优势。

1 分布式发电技术

关于分布式发电有很多的定义，一般定义是：将电

源连接到从大的集中控制的发电厂出来的高压电网上的

发电技术。

全球分布式电网（WADE）的定义为：分布式电网

是使电力成果接近用户，不论规模，技术还是燃料，开

环还是闭环，它需要包括以下特点：高效率的连接到任

何级别的电网上；富有可再生能源；能源回收系统（将

废气转化为电力，废热和压力转化为电力或附近有可用

的热能）。

国际能源组织（IEA）是这样定义分布式发电的：

分布式电源是服务附近的用户或支援分布网络，连接到

电网的电压和电网相同。包括微型涡轮发电机，燃料电

池和光伏系统。但IEA的定义排除了风能，原因是风力

发电厂一般都可以持续供电。

1.1 传统发电技术

往复式发动机，这是分布式发电的最常见形式，也

是一个成熟的技术，可以由柴油或天然气为燃料，而大

多数都是采用柴油发电的。该技术用于发电的热效率只

有40%，但投资成本较低，而运行费用较高。由于该技

术可以快速启动，不需要为电网提供电力，所以该技术

适合作为后备发电机。用柴油作为燃料发电会有最高的

氮氧化物（NOx）和二氧化碳（CO2）排放。分布式发电

考虑的技术如表1、2所示[3][4]。

简单循环涡轮燃气轮机这项技术是从成熟的涡轮喷

气式发动机衍生出来的。电力行业使用简单循环燃气涡

轮机是为了应对高峰负荷，他们一般规模较大。简单

循环燃气涡轮机和往复式发动机有相同的操作特性，能

够快速启动并甩开电网向用户提供独立电源，这使得它

更适合作为应急电源。这项技术也常常应用在热电联产

中，这可以提高总体的应用热效率，运营成本不低于天

然气发动机，运营成本如表1所示。这种技术比其它技

术更清洁，因为它是靠天然气运行，如表2所示。

微型燃气轮机该技术使得简单循环燃气技术的发电

能力降低到50～100 kW。安装费用比燃气涡轮机更高，

而且效率较低，如表1所示。但是它更安静，比燃气轮

机的排放量低得多，如表2所示。因此可以将微型燃气

轮机在热电联产中使用，以提高整体热效率。

燃料电池技术是相当新兴的技术，可以和其他成熟

的技术一样应用在电力系统中。燃料电池的投资成本

最高，因此具有很高的运行成本，如表1所示。尽管这

样，燃料电池的热排放要比其他技术低很多，如表2所

示。

1.2 新兴可再生能源技术

主要有三种类型的新兴可再生能源技术，包括太阳

能光伏、小水电和风力，分别依赖阳光、河流流量、

建设成本

/元·(kW)-1

运行维护

/元·(kWh)-1

热效率

/%

平准价格

/元·(kWh)-1

简单循环涡轮

燃气轮机8500～12800 0.04～0.09 21～40 0.6～0.9

微型燃气轮机 10600～13500 0.06～0.11 25～30 0.7～0.9

柴油发动机 8000～11000 0.06～0.11 36～43 0.7～1.1

天然气发动机 8000～12000 0.08～0.16 28～42 0.6～0.9

燃料电池 17300～25500 0.06～0.11 37～42 1.1～1.4

太阳能光伏 35000～49000 0.02～0.04 —— 3.45～4.6

小水电 10150～39200 0.08 —— 0.35～0.8

风能 5530～21000 —— —— 0.4～1.2

表1 分布发电式发电技术的成本和热效率

(不包括电网连接费用和容量)

NOx /Kg·(MWh)-1 CO2,/Kg·(MWh)-1

燃煤锅炉 2.52 951.75

联合循环燃气轮机 0.027 349.2

简单循环燃气轮机 0.144～0.5175 519.3～672.3

微型燃气轮机 0.198 677.7

柴油发动机 9.81 644.4

天然气发动机 0.99 498.6

燃料电池 0.0045～0.0135 427.5～485.1

太阳能光伏 0 0

小水电 0 0

风能 0 0

表2 分布式发电技术的排放情况

（沈阳农业大学，辽宁 沈阳 110161）

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风速。因此，这些技术都没有合适的后备电源，但也没

有燃料成本，具有零排放，如表2所示。然而，投资成

本因技术各不相同和经营状况影响其各自的平均价格。

太阳能光伏发电是目前为止在投资成本和价格是最昂贵

的，如表1所示。小型风力投资成本就要低得多，但平

准化成本还在传统技术的范围如表1所示。小水电建设

成本由于规模不同会有很大的不同，同样反映了平准化

成本。

由表1和表2可知，新兴再生能源技术不仅在建设成

本和热效率上明显高于传统的发电技术，并且没有燃料

成本，具有零排放，在能源利用和环境保护上有更明显

的优势。

2 分布式发电的效益

分布式发电有许多有可能性的效益。一个效益就是

操作分布式发电连同着热电联产起到改善总热效率的作

用。作为一个独立的电力基础，分布式发电经常当作可

靠的备用电源，也可接入分布网，不需要线路的投入，

减少线路损耗，不用建大型生产设施，会有更多电源提

供给电网，还会有更多的环境收益。

热电联产的应用，也叫做联合发电，是同时产生电

能和工业上应用的热能。产生的热可用于工业或当地居

民取暖。大的发电厂一年的热效率平均不超过50%，而

通过回收利用废热，可以将热效率提高到85%。小的热

电联产可以装在建筑里面（如宾馆，医院），大的可以

装在化工厂、炼油厂。工业国家的热电联产有很大的前

景，工业热电联产连接到高压电网上，热电联产的应用

是增强分布式发电部署的一个原因[5]。

表3显示了带热电联产分布式发电的成本以及平准

化成本，和独立电厂的平准化成本相比，它的成本低，

尤其是在大容量工厂的成本更低，效率更高。

除了潜在的对电网效益，分布式发电还会对电力系

统带来其他好处。首先是模块化的发电方式增强了发电

能力，而且不需要因为产能过剩的大小和时间去建造大

型发电厂。所以只要找到可利用的可替代能源，分布式

发电就可以很快的实现。

其次，分布式发电可以提供额外的供应能力、市场

选择和市场配套服务，从而导致更低的成本和更激烈

的竞争这会避免电力价格上涨，这不仅有利于发电的业

主，但有助于抑制市场的波动。

最后，分布式发电在依靠技术和燃料来源来看，要

比同一级别的以传统化石为原料的发电厂的排放量低，

由表2可知。分布式发电在运用中，可以用较低的排放

水平取代以煤炭占发电主导地位的发电设备，这是分布

式发电部署决定性因素。此外，由于排放量减少，分布

式发电可以减少传统发电来源的排放量。此外，客户对

再生能源的需求也是推动可再生能源部署的因素 [6]。

3 结束语

分布式能发电的优势在于可以充分开发利用各种

可用的分散存在的能源，包括本地可方便获取的化石

类燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。分布

式发电具有分散、随机变动等特点。近年来，随着我

国用电量和用电负荷日益增长，系统备用容量严重不

足，“用电荒”已经成为制约我国经济发展的重要因

素。因此，从可持续发展和降低环境污染观点看，分

布式发电技术成为我国的必然选择。但目前的投入还

不够，还需要政策上的大力支持，如对新能源和分布

式发电给予更多的补贴，降低税收等政策使得分布式

发电进入千家万户。

参考文献

[1] 何季民.分布式电源技术展望[J].东方电气评论，2003，

17(1)：9-14.

[2] 刘正谊，谭顺涛，曾祥均.分布式发电及其对电力系统分

析的影响[J].华北电力技术，2004，13(4)：18-23.

[3] 严俊杰，黄锦涛，何茂刚.冷热电联产技术[J]，化学工业

出版社,2008,10(4):181-185

[4] United States Energy Information Administration (USEIA).

Annual Energy Outlook 2006 with Projections to 2030[J].

2006.

[5] Working Group 37.23. Impact of Increasing Contribution of

DispersedGenerationonthePowerSystem[J].CIGRE，1999.

[6] Hyde，D. Will Consumers Choose Renewable Energy and

Should You Care One Way or the Other[J]. the IEEE Power

EngineeringReview，1998.

（责任编辑：刘艳涛）

安装成本

/元·(kW)-1

平准化成本/元·(kWh)-1

8000 h/年 4000 h/年

简单循环燃气轮机 7200～12600 0.40～0.55 0.55～0.85

微型燃气轮机 10000～13400 0.40～0.45 0.55～0.65

往复式发动机 8500～12500 0.50～0.70 0.70～1.10

燃料电池 16300～24500 0.45～0.55 0.60～0.80

风力发电机 7100～12300 0.90～1.15 1.45～1.95

表3 分布式发电技术成本包括热电联产基础设施

（包括热电联产基础设施）

折翅的小鸟问：分频谐振和铁磁谐振产生原因和现象

有什么区别？

梅花答：分频谐振是三相电压依次轮流升高，超过一

倍的但达不到两倍的相电压值。而铁磁谐振又叫基频谐振，

就是三相同时升高超过一倍的相电压值，或一相升高两相降

低。