分布式电力能源系统-节能环保配电系统，保护地球

全球电力行业发展现状:

从2009年到2030年，全球发电量将增加63%，大部分能源增长将依赖于可再生能源发电。电能已成为第二能源。然而，早期电力系统规划和设计的概念是将其垂直分为发电、输电和配电，各有其功能和相互联系。这种设计方法主要是基于大型集中发电厂、高压塔和输电线路的建设。石油、天然气等一次能源通过发电机转化为电能，通过电力变压器提高电压。电能通过高压传输线传输，然后降低电压，由配电系统负责将电能传输给用户。传输过程会消耗大量的能量。以100单位能量的输入为例，电厂的发电能量损失约为70%，在输配过程中不断损失能量。只能获得9.5单位的能源，效率低，对环境的影响很大。

传统的大型集中式电厂规划必须注重高效节能。另一方面，利用分布式能源可以满足附近的负荷需求，提高能源效率，减少污染。近年来，全球变暖问题越来越严重，加剧全球变暖的主要因素是大气中二氧化碳含量翻倍。迫使世界各国直面全球变暖导致的极端气候及其引发的天灾人祸。有关国际组织和先进国家致力于制定各种可行的改善方案和对策，并将其列为国家未来发展的优先事项，以减少或消除极端气候造成的灾害。

什么是分散能源系统?

分散能源系统是相对于传统的集中能源供应系统而言的。传统的集中供能系统采用大容量设备，集中生产。各种能源被大范围地输送给众多用户。而分散能源系统则直接面向用户，根据用户需求就地生产、供应能源，具有多种功能，可满足多种目标。中小型能源转化利用系统。

分散能量系统的特点是什么?

1. 作为当地的能源供应中心，直接面对当地用户的需求，布置在用户附近，可以简化系统的传输环节，为用户提供能源，从而降低能源传输过程中的能量损耗和传输成本，同时增加用户的能源消耗。
2. 因为它没有采用大规模、长距离输出能源的模式，而是主要针对当地用户的能源需求。系统的规模会受到用户需求的限制。与目前传统的集中式能源供应系统相比，均为中小容量。
3. 随着经济和技术的发展，特别是可再生能源的积极推广和应用，用户的能源需求开始多元化;同时，随着各种能源技术的发展和成熟，可获得的技术也在不断增加。分散能源系统作为一种开放的能源系统，开始呈现出多功能的趋势，不仅包含多种能源输入，而且可以同时满足用户的各种能源需求。
4. 人们的观念在不断变化，对能源系统不断提出新的要求(高效、可靠、经济、环保、可持续发展等)。通过选择合适的技术，对系统进行优化，可以对新型分散能源系统进行优化。更好地同时满足这些需求，实现多种功能目标。

分散能源系统的优点和缺点是什么?

• 分散能源系统的优点:
  分散能源系统的优点是它可以同时用于冷却、加热和发电。热电联产符合总能源系统的梯级利用准则，具有良好的能源利用率，具有广阔的发展前景。虽然大型(热)发电厂可以长距离传输电力，但它们需要建立电网、变电站和配电站，并有传输损耗，而热，特别是冷，不能像电那样有效地长距离传输。因此，除非事先经过专门设计和安排，否则很难达到输送冷热能的目的。由于大型电厂选址有其要求，附近很难有足够多的合适的冷热能用户，不可能进行有效的热电联产。分布式能源系统正好相反。可根据需要就近设置，尽可能配合用户使用。冷热能长距离输送不存在问题，大型电网不存在输电损耗问题。因此，虽然分散能源系统的纯动力装置本身效率低、价格高，但可以充分发挥其热电联产的优势，体现其优势。
  分散能源系统还可以让用户有更大的调节、控制能力，保证用户的各种二次能源得到充分供应。非常适合开发地区和商住区、村庄、牧区、山区供电、供热、制冷，大大减轻了环境保护的压力。总之，分散能源系统能够满足特殊场合的需求，为能源的综合梯级利用提供了可能，为可再生能源的利用开辟了新的方向，并在提高能源利用率、提高安全性、解决环境污染等方面做出了突出贡献。
• 分散能源系统的缺点:
  分散式能源系统的缺点是，由于是分散式能源供应，单机功率小。与最大的电厂的单台功率100多万千瓦相比，单台功率接近1000万千瓦。发电效率不如后者。这是因为现有的动力设备是机组规模越大，效率越高。基于40万千瓦燃气轮机的联合回路装置的效率是40千瓦蓄热式燃气轮机的两倍。大机组的单位功率价格要比小机组低很多，相差近几倍。大型机组集中在一起，并有专门的高级技术人员进行操作和维护，要保证安全性和使用寿命。因此，要比较纯发电成本和每千瓦初始投资，分散能源系统的投资一定要远远高于目前的大型电力系统。此外，分散能源系统对当地用户的技术要求高于单纯使用大电网供电，需要相应的技术人员和合适的文化环境。

分散能源应用趋势:

分布式能源的应用是主要方向，包括可再生能源和低污染的不可再生能源分布式发电系统和储能设备。如生物质能发电、洋流发电、水力发电、太阳能发电、风力发电、燃料电池、微型涡轮发电机等。两者都作为电能的来源，配合传统电网与微网并存的结构。提供更清洁的电力能源，提高电力系统的能源效率，减缓全球变暖现象。

过去，集中配电系统是通过建设更多、更大规模的大型集中发电厂来响应需求的。因此，对输配电网络的要求越来越大，输送的电力越来越多，周期越来越长。输配系统分布距离较远，且越来越复杂，用户用电量越来越大，导致输配损失居中，损失率约为9%。

然而，分散能量的概念恰恰相反。它应对需求的方式一方面是提高能源效率，从而直接减少终端需求。一方面采用分布式发电来供电，而在消费者方面，如现场发电方式，包括屋顶太阳能电池、热电共生等，直接抵消了需求。社区利用微电网、能源存储设备和智能电网软件来响应需求，在微电网内分配电力需求，只有在电力不足时才从电网中提取电力。这样，大部分的供需平衡都不需要经过输配网，所以不会给输配网造成负担，而且可以节省大量的输配网扩容和维护成本，避免了输配过程的损失。

除了大型发电厂，它还包括太阳能、风能、储能设备、备用发电机、UPS系统，以及分散在企业、工厂和家庭中的电动汽车。随着电力供应的挑战日益增加，未来在使用这些电力资源方面将需要更大的灵活性。虚拟发电厂的概念就这样产生了，它是将分散的中小型资源聚合成可靠的电力供应源，就像一个可控的发电厂。台湾微网及先进抄表标准制定与建设、微网展区(太阳能光伏、生物质能、风电)、电力自由化相关法律法规修订、绿色产业园区等。协助建设优质高效工程和环境友好型电网体系，实现改善能源安全、改善温度排放、打造能源产业的愿景。

用户代理扮演关键角色:

当以大型机组为主的传统集中电力系统转变为分散电力系统时，它从最初的电力消费者转变为电力供应的生产者和销售者。由于各类用户的参与，虚拟电厂具有更大的调度灵活性，可以在短时间内提供高峰负荷电力，也可以为电力公司提供辅助服务。

与过去台电对大型电厂的控制相比，只需要一个命令。当众多的小型资源聚集在一起时，如何对其进行有效的管理就成为关键。聚合器必须聚合用户资源，而代理将是未来新的商机。虚拟发电厂有许多不同的机制，不同的公司有不同的运营策略。目前，世界上有很多虚拟发电厂的成功案例。

虚拟发电厂必须满足五个条件才能发挥作用:

• ICT基础设施:为了让agent能够实时掌握每个参与者的状态，需要引入智能电表等ICT应用，以便agent能够实时掌握数据。
• 预测:agent需要了解电力系统状态，进行负荷预测，提前让参与者知道未来几天的用电量趋势，让用户有心理准备，提高用户的参与意愿，不会突然收到断网通知，措手不及。
• 创建定制化解决方案:根据不同参与者的特点，定制电源状态，不设适用于每个人的规则，甚至调整用户的生产行为。要求减少高峰时段的用电量可以与工厂讨论生产计划的变化。
• 了解市场:代理商需要对市场有敏锐的洞察力，根据用户属性细分为不同的群体，参与不同的市场计划。未来agent要参与电力市场，必须获得合格调度实体(Qualified Scheduling Entity, QSE)的资质，这意味着agent对市场有基本的了解。
• 决策技术:如何在电力市场中安排最合适的方法来降低参与者的成本，获得相对较高的回报。提前准备是必要的。在执行过程中发生事故时，如何启动应急机制，取决于精确的调度决策。

液流电池储能优势:

在分散能源系统中，可再生能源和储能设备不仅是其重要组成部分，而且是高度相关的。随着可再生能源占比的逐步增加，面对间歇性的特点，更多的长效储能设备需要24小时提供绿色电力，安全性更高、储能时间更长的流量电池开始受到关注。

流动电池是一种有液体流动的电池。它包含两个大型电解质槽，其中含有可以储存电能的活性物质。电解液通过管道输送到中心元件，这是一个堆叠。当需要充电和放电时，将液体泵到堆栈以产生电子转移以放电或存储电。

根据电池类型的不同，流体电池可以由不同的金属元素组成。目前最成熟的是采用钒离子的液流电池系统。与传统锂电池相比，液流电池具有更多的优势。流量电池属于长跑运动员，其潜力适合于连续长期放电和储存。因此，流量电池特别适合长期储能。面对间歇性的可再生能源，它们可以安全稳定地储存绿色电力，发挥重要的调控作用。

• 安全:首先要考虑的是电池的选择。水溶液安全性高，无爆炸自燃危险。
• 设计更灵活:由于能量储存在液体中，容器越大，能提供的能量就越多。根据不同的应用场景，添加罐体和电解液，储存的能量和时间可多可长。
• 使用寿命长:深度充放电循环可超过2万次，至少20年没有问题，平均储能成本摊销，在长期储存方面比锂电池更具性价比。
• 活性物质:活性物质在液体中容易回收，即使电池使用很长时间，其中的贵重金属也不会被消耗掉。

积极应用于行业:

在未来，它有望达到50%的电力自给自足水平。储能系统可以调节高峰负载，支持夜间用电，甚至可以在停电时作为应急备用电源。针对有轨电车的未来趋势，我们开始建设一个完全绿色的能源站，使用100%的可再生能源，提供加油站本身和电动滑板车充电和交换的需求。储能系统采用钒液流，安全性高。具有一定承包容量及以上的蓄电池电力用户，应当建立可再生能源发电设备管理办法。规定合同容量在5000千瓦以上的用户必须在5年内按合同容量的10%设置可再生能源。流量电池适用于工业领域和住宅建筑推广。

除了国内产业化进展外，还有国际电池材料公司委托工业技术研究院开展检测工作，表明该技术已得到国际认可。工研院还积极向台湾电池和储能企业转让技术。通过支持台湾的潜在制造商，这项技术可以实现100%的堆叠MIT。随着分散能源和可再生能源的发展，工研院以雄厚的技术实力，不断帮助台湾迎接能源新时代的到来。