什么是分布式發(fā)電？

分布式發(fā)電正在成為一種為解決美國未來電力需求的不斷普及方式，考慮到連續(xù)不斷的發(fā)電接近的情況時尤為如此。與商業(yè)化發(fā)電趨向相關(guān)的是密切分布式發(fā)電，這使得開發(fā)者們可以利用這些有利的機(jī)遇——在這些機(jī)遇中，傳統(tǒng)的公共事業(yè)部門的發(fā)電廠并不是最好的解決問題辦法。
大型公共事業(yè)部門的發(fā)電廠可能常常會在一個競爭的大環(huán)境下處于一種不利的地位。它們能夠以適中的價格生產(chǎn)出大量的電力，但是以低負(fù)荷運行這些發(fā)電廠就可能有問題。此外，輸電的基本建設(shè)結(jié)構(gòu)正使得公共事業(yè)部門的花費越來越多。分布式發(fā)電廠能夠避免因為設(shè)備所需要的安裝地點而引起的上述兩方面的問題。當(dāng)一個小型的發(fā)電設(shè)施在某地安裝時，或者它與需要電力的一個或多個工廠相鄰時，就消除發(fā)電能力的過度建設(shè)以及昂貴的輸電線路的建設(shè)。
用于分布式“微型商業(yè)”化發(fā)電是一種新的概念。這總體看，一座分布式發(fā)電廠正在尋找與之相配的發(fā)電投資搭配，已獲得最大利潤和經(jīng)濟(jì)可行的目的去滿足當(dāng)?shù)氐幕騾^(qū)域的電力需求。這些工廠都是一些典型的熱電聯(lián)產(chǎn)廠，其總體的熱銷能可高達(dá)88%。當(dāng)直接將電力與熱能生產(chǎn)分別進(jìn)行比較時，這些工廠在生產(chǎn)出相同有用能量的情況下的cO2排放量可以減少50%。它們的燃料消耗量還可減少50%。
微型商業(yè)化發(fā)電場模式的成功取決于整體的經(jīng)濟(jì)情況和熱電聯(lián)產(chǎn)與分布式發(fā)電是如何進(jìn)行整合的。對于分布式發(fā)電而言，商業(yè)化發(fā)電場進(jìn)行良好運行的幾個必要條件為：靈活的輸送電、負(fù)載適當(dāng)、工作循環(huán)、熱電聯(lián)產(chǎn)、電力生產(chǎn)，以及明確的服務(wù)范圍。這些發(fā)電廠可以使用內(nèi)燃機(jī)或者燃?xì)廨啓C(jī)（圖13.1和圖13.2）。
發(fā)電廠的電力必須被迅速輸出，這種輸出可以根據(jù)電力來源的價格而進(jìn)行。對于發(fā)電廠的輸送能力而言這種微型商業(yè)化發(fā)電廠取決于基本負(fù)載、中等負(fù)載和高峰負(fù)載的需求量，有效地輸送要求所有的發(fā)電機(jī)能夠在30秒內(nèi)啟動并達(dá)到同步。在絕大多數(shù)情況下是不需要使用這種能力的，但確實應(yīng)該具備這種能力，快速負(fù)載變化必須適應(yīng)沒有斷開負(fù)載的狀態(tài)，而且維護(hù)也不應(yīng)受設(shè)備的迅速啟動與停止所影響。這些能力使這些小型發(fā)電廠要比標(biāo)準(zhǔn)的公共事業(yè)部門的設(shè)備能夠更加靈活地適應(yīng)環(huán)境。



圖13.1 Wartila 圖12.0r/min圖18.220SG渦輪機(jī)，可以提供中等負(fù)載的動力。該機(jī)功率為圖2.5MW



圖13.2 以天然氣為動力的圖1.2 MW改進(jìn)型發(fā)電機(jī)組可以使用液體或氣體燃料
對于分布式發(fā)電設(shè)備而言，匹配的負(fù)載能力是基礎(chǔ)。對于獨立的發(fā)電機(jī)來說，往復(fù)式發(fā)動機(jī)的效率是比較固定的，單個發(fā)電機(jī)的負(fù)載效率為40%～100%。一些發(fā)動機(jī)有可能滿足一個地區(qū)從基本負(fù)載到高峰負(fù)載的需要而效率并不受太大的影響。功率范圍較大的公共事業(yè)部門的發(fā)電廠并不能適應(yīng)這種奢侈的要求。它們一般擁有有限的僅適用于最大效率的負(fù)載范圍。
基本負(fù)載與高峰負(fù)載的差別一般為100%。比如，夏季幾個月中的電力負(fù)載在夜間較低，那是許多工業(yè)用戶下班了，而且運行空調(diào)機(jī)也很少了。在白天當(dāng)工業(yè)用戶工作空調(diào)機(jī)運行時，電力的需求量就可以達(dá)到100%甚至更多。
為了將一個分布式發(fā)電廠的費用降至最低，重要的事在于將發(fā)電設(shè)備的類型與所預(yù)計的工作任務(wù)相匹配。高峰用電需要量可以通過高峰發(fā)電設(shè)備來滿足；中等的發(fā)電量則用來滿足中等需求；基本的用電需求有基本的負(fù)載設(shè)備提供。
熱能的生產(chǎn)即熱電聯(lián)產(chǎn)幫助分布式發(fā)電廠家去后顧之憂。對于是否有生產(chǎn)能力的設(shè)備來說，熱能的生產(chǎn)必須是可靠的（具備或不具備發(fā)電能力）。天然氣發(fā)動機(jī)具有良好的高溫能力——可超過770℉——相當(dāng)于一座產(chǎn)熱能超過24M W的發(fā)電廠。熱量被耗盡了的氣體所補償，而且工廠也需要安全的熱量。
熱電聯(lián)產(chǎn)或分布式發(fā)電廠或者微型商業(yè)化發(fā)電廠的發(fā)電量取決于其發(fā)熱主體的大小。這將保證其生產(chǎn)效率保持在樂觀的水平上。當(dāng)熱需求較少時，所有的發(fā)電費用都集中在發(fā)電一側(cè)，熱動力中心并不需要發(fā)電費用。如果在熱需求較低時需要電力，生產(chǎn)電力可以通過外部購買的方式獲得，這將取決于對生產(chǎn)和購買所需費用的比較來決定。正常情況下當(dāng)天氣適宜時，從外部購買電力的費用最低，而夏季和冬季都會增加電力的需求量。
在開放的市場上會出現(xiàn)電網(wǎng)上電力低負(fù)載的情況，這就迫使公共事業(yè)部門降價，直至幾乎不盈利的地步。在這種情況發(fā)生時，正在運行的發(fā)電廠就需要靈活地購買外來低價電。然而，分布式發(fā)電的目的就在于將用于高峰發(fā)電和中等發(fā)電時的對輸電電網(wǎng)的信賴降至最低，并以最經(jīng)濟(jì)的方式按基本負(fù)載發(fā)電。
使用分布式發(fā)電的電力資源允許公共事業(yè)部門和其他一些能源服務(wù)的提供者們做到：
（1）在用電負(fù)荷高速增長的地區(qū)提供高峰供電電力。
（2）使輸電線路避免獲得允許或增加批準(zhǔn)手續(xù)的困難。
（3）減少輸電線路的費用和相應(yīng)的電力損耗。
（4）在用戶的工業(yè)或商業(yè)區(qū)提供內(nèi)部享用的熱電聯(lián)產(chǎn)。