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，全球发电量将增长63%，而大部分能源增长将依赖于可再生能源发电。电能已成为二次能源。然而，早期规划和设计电力系统的概念是将其垂直划分为发电、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式电站、高压塔、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。电能通过高压输电线输送，然后降低电压，由配电系统负责将电能输送给用户。传输过程将消耗大量能源。以输入100台能量为例，电厂发电能量损耗约为70%，在输配过程中能量持续损耗。只能获得9.5个单位的能量，效率低，对环境影响大。

传统的大型集中式电站规划必须注重高效节能。另一方面，利用分布式能源可以就近满足负荷需求，提高能源效率，减少污染。近年来，全球变暖的问题变得越来越严重，而大气中二氧化碳含量的增加是加剧全球变暖的主要因素。迫使世界各国直面全球变暖带来的极端气候及其带来的天灾人祸。有关国际组织和发达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重点，以减少或消除极端气候带来的灾害。

什么是分散式能源系统?

分散式能源供应系统是相对于传统的集中式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。各种能源在大范围内输送给许多用户。而分散式能源系统直接面向用户，根据用户需求就地生产、供应能源，具有多种功能，可以满足多种目标。中小型能源转换利用系统。

分散式能源系统的特点是什么?

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，提供用户的能源，从而减少能源传输过程中的能量损失和传输成本，同时增加用户的能源。
2. 因为它不采用大规模、远距离输出能源的模式，而是主要针对当地用户的能源需求。系统的规模将受到用户需求的限制。与目前传统的集中式供能系统相比，两者都是中小容量。
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样化;同时，随着不同能源技术的发展和成熟，可用的技术也在不断增加。分散式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，它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和优化系统，可以优化新型分散能源系统。更好地同时满足这些需求，实现多个功能目标。

分散式能源系统的优缺点是什么?

• 分散式能源系统的优势:
  分散式能源系统的优点是它可以用于冷却、加热和供电。热电联产符合总能源系统梯级利用准则，将获得良好的能源利用率，具有很大的发展前景。大型(热)电厂虽然可以实现远距离输电，但需要建设电网、变电站和配电站，存在传输损耗，而热，尤其是冷，不能像电那样高效地进行远距离输电。因此，除非事先特别设计和布置，否则很难达到输送冷热能的目的。由于大型电厂的选址有其要求，附近很难有足够多的合适的冷热能用户，无法进行有效的热电联产。分布式能源系统正好相反。它可以根据需要在附近设置，并且可以尽可能地与用户合作。不存在冷热能远距离传输的问题，不存在大型电网的输电损耗问题。因此，虽然分散式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。
  分散式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。非常适合为开发区和商住小区、村庄、牧区、山区提供电、暖、冷，大大减轻了环境保护的压力。总之，分散式能源系统可以满足特殊场合的需要，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，并且可以提高能源利用率，提高安全性，解决环境污染做出了突出的贡献。
• 分散式能源系统的缺点:
  分散式能源系统的缺点是，由于是分散式能源供应，单机功率较小。与最大电厂的单机功率100多万千瓦相比，单机功率近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越大，效率越高。40万千瓦燃气轮机联合回路装置的效率是40千瓦再生式燃气轮机的两倍。大机组的单位功率价格远低于小机组，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，安全性和使用寿命应得到保证。因此，要比较纯发电成本和每千瓦初始投资，分散式能源系统的投资必须远远高于目前的大型电力系统。此外，分散式能源系统对当地用户的技术要求比单纯使用大电网供电要高，需要相应的技术人员和适宜的文化环境。

分散式能源应用趋势:

分布式能源应用是主要方向，包括可再生能源和低污染非可再生能源分布式发电系统和储能装置。如生物质能发电、海流发电、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，并配合传统电网与微电网并存的结构。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。

在过去，集中式配电系统通过建造更多更大的大型集中式发电厂来满足需求。因此，需要一个越来越大的输配电网络，输送的电力越来越多，输送周期也越来越长。距离越来越远、越来越复杂的输配系统分配给用电量越来越大的消费者，将导致中间输配损耗，其损耗率约为9%。

然而，去中心化能源的概念恰恰相反。它响应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，分布式发电用于供电，而在消费者端，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。该社区利用其微电网、储能设备和智能电网软件响应需求，在微电网内分配电力需求，仅在电量不足时从电网获取电力。这样，大部分供需平衡不需要经过输配网络，因此不会给输配网络造成负担，并且可以为输配网络的扩建和维护节省大量成本，避免输配过程中的损失。

除大型发电厂外，还包括分散在企业、工厂和家庭中的太阳能、风能、储能设备、备用发电机、UPS系统和电动汽车。随着电力供应的挑战日益增加，未来需要更灵活地使用这些电力资源。虚拟电厂的概念应运而生，它是将分散的中小型资源聚集成一个可靠的供电源，就像一个可控的电厂一样。台湾微电网及先进抄表标准制定与建设、微电网展区(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、高效的项目和环境友好型电网体系，实现提高能源安全、降低温度排放、创建能源产业的愿景。

用户代理扮演关键角色:

当以大型机组为主的传统集中式电力系统向分散式电力系统转变时，它从电力的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。

与泰电过去对大型电厂的控制相比，只需要一个命令。当许多小型资源聚集在一起时，如何有效地管理它们成为关键。聚合器必须聚合用户资源，代理将是未来的新商机。虚拟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，世界上已有许多虚拟电厂的成功案例。

虚拟电厂必须满足五个条件才能利用它:

• ICT基础设施:为了让座席能够掌握每个参与者的状态，需要导入智能电表等ICT应用，使座席能够实时掌握数据。
• 预测:代理需要了解电力系统状态，做出负荷预测，提前让参与者知道未来几天的用电量趋势，以便用户有心理准备，提高用户的参与意愿，不至于突然接到断线通知，猝不及防。
• 打造定制化解决方案:根据不同参与者的特点，定制电源状态，而不是人人适用的规则，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。
• 对市场的了解:代理商需要对市场有敏锐的触觉，根据用户属性细分成不同的群体，参与不同的市场计划。要参与未来的电力市场，代理必须获得合格调度实体(QSE)的资格，这意味着代理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，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。当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:

在分布式能源系统中，可再生能源和储能设备不仅是分布式能源系统的重要组成部分，而且是高度相关的。随着可再生能源比重的逐步提高，面对间歇性的特点，需要更多的长期储能设备24小时供电绿色电力，安全性更高、储能时间更长的液流电池开始受到重视。

液流电池是一种有液体流动的电池。它包含两个大的电解液罐，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，这是一个堆栈。当需要充电和放电时，将液体泵入电池组以产生电子转移以放电或储存电能。

根据电池的类型，液流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。液流电池属于长跑者，其潜力适合连续长期放电储存。因此，液流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，并发挥重要的调节作用。

• 安全性:首先要考虑的是电池的选择。水溶液安全性高，不存在爆炸和自燃的危险。
• 这种设计更加灵活:由于能量储存在液体中，所以储罐越大，它能提供的能量就越多。根据不同的应用场景，添加储槽和电解液，储存的能量和时间可以越来越长。
• 使用寿命长:深度充放电循环可超过2万次，至少20年无问题，平均储能成本平摊，长期存储比锂电池更具成本效益。
• 活性物质:活性物质在液体中容易回收，即使电池长时间使用后，其中的贵重金属也不会被消耗。

积极进入行业应用:

在未来，它有望达到50%的电力自给自足水平。储能系统可以调节峰值负荷，支持夜间用电，甚至可以作为停电时的应急备用电源。为了应对未来有轨电车的发展趋势，我们开始建设一个完全绿色的能源站，使用100%的可再生能源来提供加油站本身和电动滑板车的充电和交换需求。储能系统采用钒液流，安全性更高。具有一定合同容量及以上的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，5年内必须设置合同容量10%的可再生能源。液流电池适合在工业领域和住宅建筑中推广。

除了国内产业化进展，国际上也有电池材料公司委托工业技术研究院进行检测工作，说明该技术已经得到国际上的认可。工研院也在积极向台湾电池和储能企业转让技术。通过支持台湾潜在的制造商，这项技术可以实现100%的集成电路。随着分散式能源和可再生能源的发展，工研院将继续以其坚实的技术能力帮助台湾拥抱能源新时代。