1.1 研究背景
　　能源是經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電力作為最清潔便利的能源形式，是國民經(jīng)濟的命脈。電力生產(chǎn)的過程就是大規(guī)模地將各種類型的一次能源轉(zhuǎn)換為容易輸送和方便轉(zhuǎn)換的電能并輸送分配的過程。工業(yè)革命以來，世界能源消費劇增，煤炭、石油、天然氣等化石能源資源消耗迅速，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，特別是溫室氣體排放導(dǎo)致日益嚴(yán)峻的全球氣候變化，社會的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重威脅。因此，世界各國紛紛開始關(guān)注環(huán)保、高效和靈活的發(fā)電方式——分布式發(fā)電(Distributed Generation，DG)[1]。
　　分布式發(fā)電是指利用各種可用和分散存在的能源，包括可再生能源(太陽能、生物質(zhì)能、小型風(fēng)能、小型水能、波浪能等)和本地可方便獲取的化石類燃料(主要是天然氣) 進行發(fā)電供能的技術(shù)[2]。小型的分布式電源容量通常在幾百千瓦以內(nèi)，大型的分布式電源容量可達到兆瓦級。相較于傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)，分布式發(fā)電供能系統(tǒng)由于采用就地能源，可以實現(xiàn)分區(qū)分片靈活供電，通過合理的規(guī)劃設(shè)計，在災(zāi)難性事件發(fā)生導(dǎo)致大電網(wǎng)瓦解的情況下，可以保證對重要負荷的供電，并有助于大電網(wǎng)快速恢復(fù)供電，降低大電網(wǎng)停電造成的社會經(jīng)濟損失；分布式發(fā)電供能技術(shù)還可利用天然氣、冷、熱能易于在用戶側(cè)存儲的優(yōu)點，與大電網(wǎng)配合運行，實現(xiàn)電能在用戶側(cè)的分布式替代存儲，從而間接解決電能無法大量存儲這一世界性難題，促進電網(wǎng)更加安全高效運行。另一方面，分布式發(fā)電的輸配電損耗很低，無需建配電站，可降低或避免附加的輸配電成本，并且根據(jù)用戶需求，分布式發(fā)電在實際應(yīng)用中可以提供多種服務(wù)，如備用發(fā)電，削峰填谷等[3,4,5]。無疑，分布式電源將成為未來大型電網(wǎng)的有力補充和有效支撐，是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一。
　　隨著全球能源領(lǐng)域競爭的加劇，世界各國日益重視自身可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，作為這一戰(zhàn)略的核心技術(shù)之一，分布式發(fā)電供能技術(shù)的研究日益受到各國關(guān)注。歐盟、美國、日本等多個發(fā)達國家在進行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中，已經(jīng)把分布式發(fā)電技術(shù)放在了相當(dāng)重要的位置上。美國在2001年已制訂完成了分布式發(fā)電互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)IEEE P1547，規(guī)劃在10～15年后分布式發(fā)電占整個美國發(fā)電量的10％～20％[6,7]。歐盟《歐洲2020》遠景規(guī)劃，提出到2020年，可再生能源達到能源總消耗量的20%[8]。其中2009年，歐洲新增新能源發(fā)電容量占新增電力裝機容量的60％，接近20%的電力供應(yīng)來自可再生能源。丹麥?zhǔn)鞘澜缟峡稍偕茉窗l(fā)展最快的國家之一，2005年其可再生能源發(fā)電比例達到30%，其風(fēng)力工業(yè)協(xié)會提出了的“風(fēng)力50”計劃，建議到2025年丹麥風(fēng)電占全部電力消耗比重的50%[9]。2000年，德國出臺了全世界第一部真正意義的《可再生能源法》，用于推動可再生能源的發(fā)展，2010年，德國可再生能源發(fā)電已占總消耗電能的16%，并提出了到2020年可再生電能占總消耗電能47%的目標(biāo)[10]。英國于2009年7月發(fā)布了《英國可再生能源戰(zhàn)略》，計劃到2020年可再生能源比重提高至30%到32%[11]。為推動可再生能源的發(fā)展，2010年7月，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省計劃對太陽能、風(fēng)力、地?zé)?、生物燃料等可再生能源所發(fā)電力，實行全部收購制度[12]。由此可見，眾多發(fā)達國家十分重視分布式發(fā)電技術(shù)的研究，分布式電源在整個供能體系中所占比例也在逐漸增加。據(jù)國際能源署2010年初發(fā)布的報告，2009年全球應(yīng)用于新能源領(lǐng)域的投資為150億美元，較08年增長16%。2009年全球可再生能源發(fā)電容量達到了305GW，比2008年增長了22%，全球并網(wǎng)太陽能發(fā)電容量增加至21GW，較2008年增長了53%，風(fēng)力發(fā)電增加至159GW，較2008增長了32%。截止2010年初，世界上至少有100多個國家制定了促進能源可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)政策（如小型可再生能源的稅收優(yōu)惠、財政補貼、低息貸款；并網(wǎng)DG電量的強制購買或配額制度以及與之配套的綠色交易證書等制度），這將大大促進相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。分布式發(fā)電及相關(guān)技術(shù)將成為國際上一項重要的技術(shù)增長點，是21世紀(jì)電力工業(yè)的主要技術(shù)發(fā)展方向之一[13,14]。