1.1 研究背景
　　能源是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。電力生產(chǎn)的過(guò)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(guò)程。工業(yè)革命以來(lái)，世界能源消費(fèi)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(huì)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴(yán)重威脅。因此，世界各國(guó)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(yáng)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(jìn)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(dá)到兆瓦級(jí)。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(shí)現(xiàn)分區(qū)分片靈活供電，通過(guò)合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，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(duì)重要負(fù)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(huì)經(jīng)濟(jì)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(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，與大電網(wǎng)配合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電能在用戶側(cè)的分布式替代存儲(chǔ)，從而間接解決電能無(wú)法大量存儲(chǔ)這一世界性難題，促進(jìn)電網(wǎng)更加安全高效運(yùn)行。另一方面，分布式發(fā)電的輸配電損耗很低，無(wú)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(shí)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(wú)疑，分布式電源將成為未來(lái)大型電網(wǎng)的有力補(bǔ)充和有效支撐，是未來(lái)電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。
　　隨著全球能源領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)的加劇，世界各國(guó)日益重視自身可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)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(guó)關(guān)注。歐盟、美國(guó)、日本等多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家在進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)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(guó)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(gè)美國(guó)發(fā)電量的10％～20％[6,7]。歐盟《歐洲2020》遠(yuǎn)景規(guī)劃，提出到2020年，可再生能源達(dá)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(jī)容量的60％，接近20%的電力供應(yīng)來(lái)自可再生能源。丹麥?zhǔn)鞘澜缟峡稍偕茉窗l(fā)展最快的國(guó)家之一，2005年其可再生能源發(fā)電比例達(dá)到30%，其風(fēng)力工業(yè)協(xié)會(huì)提出了的“風(fēng)力50”計(jì)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(guó)出臺(tái)了全世界第一部真正意義的《可再生能源法》，用于推動(dòng)可再生能源的發(fā)展，2010年，德國(guó)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(guó)于2009年7月發(fā)布了《英國(guó)可再生能源戰(zhàn)略》，計(jì)劃到2020年可再生能源比重提高至30%到32%[11]。為推動(dòng)可再生能源的發(fā)展，2010年7月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省計(jì)劃對(duì)太陽(yáng)能、風(fēng)力、地?zé)?、生物燃料等可再生能源所發(fā)電力，實(shí)行全部收購(gòu)制度[12]。由此可見，眾多發(fā)達(dá)國(guó)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(gè)供能體系中所占比例也在逐漸增加。據(jù)國(guó)際能源署2010年初發(fā)布的報(bào)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(zhǎng)16%。2009年全球可再生能源發(fā)電容量達(dá)到了305GW，比2008年增長(zhǎng)了22%，全球并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電容量增加至21GW，較2008年增長(zhǎng)了53%，風(fēng)力發(fā)電增加至159GW，較2008增長(zhǎng)了32%。截止2010年初，世界上至少有100多個(gè)國(guó)家制定了促進(jìn)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(cái)政補(bǔ)貼、低息貸款；并網(wǎng)DG電量的強(qiáng)制購(gòu)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(jìn)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(guó)際上一項(xiàng)重要的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)，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]。