Funded by Energy Foundation China Distributed Power Generation A Study on Development Modes and Operation Management Methods 2013 9
G- 1205-16206 Grant Number G- 1205-16206 2012 5 31-2013 6 01 Grant period 2012/5/31-2013/06/01 : Sector Renewable Energy : Project Description Research on Development Models and Management/Operation Methods for Distributed Power Generation Project team: Ren Dongming Gao Hu Runqing Li Qionghui Wang Sicheng Qin Shiping Zhao Yongqiang Sunpeijun Zhu Shunquan Huang Bibin Xie Xuxuan Liu Jian Zhang Chengqiang Dou Kejun : Key Word: Renewable energy, PV, incentive policy, development model
1... 1 1.1... 1 1.2... 3 2... 4 2.1... 4 2.1.1... 4 2.1.2... 6 2.1.3... 9 2.1.4... 15 2.2... 17 2.2.1... 17 2.2.2... 19 2.2.3... 24 2.2.4... 32 2.3... 35 2.3.1... 35 2.3.2... 38 2.3.3... 39 3... 42 3.1... 42 3.1.1... 42 3.1.2... 44 3.1.3... 46 3.1.4... 47 1
3.2... 48 3.2.1... 48 3.2.2... 49 3.2.3... 51 3.2.4... 53 3.2.4... 54 3.3... 56 4... 59 4.1... 59 4.2... 66 4.2.1... 66 4.2.2... 68 4.2.3... 70 4.2.4... 71 4.3... 73 4.4... 74 4.5... 77 4.5.1... 77 4.5.2... 81 5... 86 5.1... 86 5.1.1... 86 5.1.2... 89 5.1.3... 92 5.2... 93 5.2.1... 94 5.2.2... 94 5.2.3... 95 5.3... 96 6... 98 2
6.1... 98 6.1.1... 98 6.1.2... 99 6.1.3... 101 6.2... 103 6.2.1... 103 6.2.2... 109 6.3... 112 6.3.1... 112 6.3.2... 113 6.3.3... 113 6.3.4... 114 6.3.5... 116 6.3.6... 116 6.3.7... 117 6.4... 117 6.5... 119 7... 122 7.1... 122 7.2... 123 7.3... 124 3
1 1.1 1 3kW-400MW 2 kw MW 2004 1
2011 5 35 66 10 6 10 10 2
35 10 5 10 6 1.2 3
2 2.1 2.1.1 97% 2011 600TWh 20% 2900 8% 2480 3% 43.15TWh 5% 1 2011 160GW 25.1% 82.9GW 77.6GW 4
2-1 85% 15% 2010 1737 43% 741 44.5% 20MW 20MW 12% 300 1 37% 29% 15% 14% 5% 5
1MW 19% 15% 30KW 35% 10-20MW 14% >20MW 12% <1MW 16% 100KW 1MW 23% 85% 5-10MW 19% 1-5MW 39% 30 100KW 23% 2-2 2.1.2 2050 2010 9 2050 2012 2050 2020 2030 2050 18% 30% 60% 35% 50% 80% 2000 EEG 6
2004 2009 2012 EEG 2-3 Development of electricity generation from renewable energy sources in Germany since 1990 140,000 120,000 Hydropower Biomass * Wind energy Photovoltaics EEG: 2009.1.&2012.1. January 2009 100,000 EEG: 2000.4 April 2000 EEG: 2004.8. August 2004 [GWh] 80,000 60,000 Amendment to BauGB: 1997.11. November 1997 40,000 StromEinspG: 1991.1.- 2000.3 January - March 2000 20,000 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 * Solid and liquid biomass, biogas, sewage and landfill gas, biogenic share of waste; electricity from geothermal energy not presented due to negligible quantities produced; 1 GWh = 1 Mill. kwh; StromEinspG: Act on the Sale of Electricity to the Grid; BauGB: Construction Code; EEG: Renewable Energy Sources Act; source: BMU-KI III 1 according to Working Group on Renewable Energy-Statistics (AGEE-Stat); image: BMU / Christoph Edelhoff; as at: March 2012; all figures provisional 2-3 7
2009 500 30% 16.38 / 70% 12 / 2010 2-1 2.1 8
BSW Solar, EEG-2000, EEG-2004, EEG-2009, IEA; National Survey Report of PV Power Applications in Germany 2.1.3 2000 2004 2008 2012 (1-60 ) (1 ) EEG 2-2 4 10 9
2.2 30kW 30kW-200kW 150kW-20MW 15MW-80MW 80MW-400MW 1 2012 VDE 2011 CHP 2012 1 30 10
2 3 1 2 8 4 110 CHP 1 S Amax 2 - - 11
- - - - - 3 8 4 VDE 12
2 VDE 2011 1 1 85% 110% 48.5 50.05 13
8 6 2 / 100 10% 10% 20% 3 4 3 a) 14
2012 - b) 2012 2.1.4 (1) VDE CHP MW 15
1 / VDE FNN / BSW FNN 2 EEG 3 4 2 / EEG 16
97% 2.2 2.2.1 6000 17
200 1 CHP CCHP 2 2010 9,200 14 20% 2-4 2010 2020 9,500 29 50% 15% 3 1 2010 11 2 CHP 20MW CCHP 3 2011 10 18
2-5 2.2.2 10% 1.5 kwh 1981 2012 1 19
43 DC PR 2010 102 90 2010 30 5 l 10% 1 5 kwh 20
(EPA) (USCHPA) (IDEA) 8 l / PTC/ITC RPS 1981 2012 1 43 DC PR 2-6 2010 102 2-3 21
图 2-6 美国 43 州 2 区实施净电表政策 2012 年 1 月 表 2.3 美国分布式光伏装机前 10 名州 l 可再生能源配额制政策 美国从上世纪 90 年代实施可再生能源配额制政策 绝大部分州 还配套实施配额证书 或称为绿色证书 交易制度 配额制政策首先 设定一个可再生能源增长总目标 将这一目标分配给各电力供应商 22
REC REC REC REC Alternative Compliance Payments ACP ACP 2008 15 11 5 2009 2025 76750MW 1997 570% 2010 30 2-7 5, 23
2-7 2.2.3 l FERC 1978 CHP 50% 2MW 10MW 2012 9 CPUC 24
21 Electric Rule NO.21 21 CAISO 2 21 2-8 25
2-8 21 1 / 26
/ / / a. 3 b. Study Process Fast Track c. 27
d. 1MW 5000 5MW 10000 5MW 50000 1000 / 250000 10 28
10 2 Fast Track Interconnection Review Detailed Study Interconnection Review 30 30 90 90 15 29
5 3 IEEE 2003 IEEE 1547 IEEE IEC IEEE 929 519 1453 IEC EMC series 61000 ANSI C37 IEEE 1547 IEEE 1547 IEEE Std 1547 30
IEEE Std 1547.1TM IEEE P1547.2 IEEE 1547 IEEE P1547.3 IEEE P1547.4 IEEE P1547.5 10MVA IEEE P1547.6 21 IEEE1547 4 a) 21 b) 21 31
2.2.4 PTC ITC RPS 1 2 3 4 2010 2.2 / 1.1 / ITC 30% 10% ITC 2016 2016 10% 2009 PTC ITC ITC ITC / 2010 10 30 RPS 14 32
4 DG RPS DG / / / 2016 3000 MW / 27 / / 2010 8 18 4 RPS 13 33
2017 72 / 1998 2008 13 19 2,500 MW 2010 40 900 14 power purchase agreement PPA 34
2.4 2010 PG&E SCE SDG&E MW MW MW MW ) ) ) ) 503 82.45 291 41 105 14.19 899 137.6 123 67 131 93 21 12 275 172 18 11 36 8 4 2.25 58 21 55 10 72 16 18 2 145 28 4 5 3 13.6 2 9 9 27.5 2 0.5 5 12.6 0 0 7 13 705 176 538 184.5 150 40 1393 400 2.3 2.3.1 2011 3 2012 7 50 35
2 2004 2030 2030 20 3600 13.4% 6319 7473 2-9 1 2006 870 4% 450 51.2% 2011 36
30% 2-10 1985-2006 MW WADE-world survey of decentralized energy 2006 2 2009 297.7 80% 2011 497 2012 5 1000kW 37
160 2.3.2 2011 8 2010 2020 20% 2012 7 42 / 23.1 / 27.3 / 2~4 2012 5 1000kW 160 38
2.3.3 1 1986 5 1995 12 2 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 3 39
3 5 2.5 50kW spot net 35kV 2000kW 10000kW 35000v 10000 kw 4 a) a) 40
b) 41
3 3.1 3.1.1 110 8 2012 3 83.7 2012 5 35kV 48 9.78 2037 3-1 3-2 42
西北, 53.8% 东北, 1.1% 华北, 6.3% 华东, 34.4% 华中, 4.4% 3-1 西北 48.3% 东北 0.3% 华北 6.3% 华东 39.6% 华中 5.5% 3-2 43
3.1.2 21 2009 2011 290 kw 242% 208 kw 260% 3-1 3.1 2004-2011 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 MW 63 68 80 100 140 284 860 2940 (%) 7.9 17.6 25 45 103 203 242 MW 5 12 20 40 144 578 2084 (%) 140 78 100 250 301 260 44
3-1 2, 6.53, 2.5, 2.47, 3,,, 2, 4, 7.5, 3.02 2.6, 2.3, 2.55 3.3, 5.2, 8.7, 4.4, 43.6, 95.3, 52.6, 17.1 3-3 2011 233.9 79% 60.87 21% 2009 45
3-2 3.2 MW 1 186.07 30.57 2 52.48 8.62 3 44 7.23 4 40.06 6.58 5 26 4.27 6 25 4.11 7 24.7 4.06 8 24.3 3.99 9 23 3.78 10 22.6 3.71 11 19.4 3.19 12 19 3.12 13 18 2.96 14 16 2.63 15 15 2.46 16 13 2.14 17 10 1.64 18 7 1.15 19 5.5 0.9 20 5 0.82 21 3.38 0.56 22 3 0.49 23 3 0.49 24 2 0.33 25 0.5 0.08 26 0.3 0.05 27 0.3 0.05 28 0.06 0.01 29 0.05 0.01 3.1.3 5 46
35 2011 2.3 1836 21.8% 6626 14 30% 90% 2010 4.5 5840 43% 1815 79% 1224 48% 2473 31% 9 200 1/3 50% 43% 32.5% 2012 35kV 2100 3.1.4 47
1 3.2 3.2.1 50m 300W/m2 23.8 48
20 10% 2.38 kw 2015 2020 2015 1 1600 40% 2015 2000 2020 2 40% 6000 3.2.2 96 1050-2450kWh/m 2 a 185 m 2 49
1m 2 60W ( 120W ) 11 kw 20% 2.2 kw 3.3 1. 22 156 11 78 7 32 2.6 28 1.4 18 89 2. 139 96.1 25.6 20.5 13.2 3. 185.1 2030 2050 2015 100 30 2015 400 2020 2500 50
3.2.3 2008 5 1.28 5350 30 1715 2284 18% 2567 20% 7953 62% 6 6193 48.4% 6 1760 13.7% 550 4.3% 2078 16.3% 2217 17.3% 51
图 3-4 全国小水电资源技术可开发量地区分布图 2015 年目标 按照我国水电发展 十二五 规划 十二五 期间 2011-2015 新增常规水电和抽水蓄能水电总装机 7400 万千瓦 到 2015 年 水电装机规模达 2.9 亿千瓦 年发电量将达到 9100 亿千 瓦时 其中 新增小水电装机 1000 万千瓦 到 2015 年 全国小水电 装机规模将达到 6800 万千瓦 年发电量将达到 2700 亿千瓦时 其中 西部地区 3300 万千瓦 占全国的 48% 东部地区 2030 万千瓦 占全 国的 30% 中部地区 1470 万千瓦 占全国的 22% 按照接入电压 35KV 等级及以下定义为分布式小水电 取十二五规划目标 40%比例计算 预计 2015 年分布式小水电开发量将达到 2500 万千瓦 2020 年目标 根据中国中长期能源和可再生能源规划 到 2020 年 中国水电装机容量将达到 3 亿千瓦 其中小水电 7500 万千瓦 开发量占水能可开发量的 75% 基本接近发达国家水平 分布式小水 电小水电目标的 40%比例计算 预计将达到 3000 万 52
3.2.4 4.6 4.6 3.5 0.8 8.4 3000 2015 300 2020 53
700 3.2.4 2012,2015 2020 3-4 2012 14.71% 2020 50% 3.4 2012 2015 2020 2012 5 103 11.33 700 14.71% 48 9.6 6300 0.76% 2376 831.6 26000 9.14% 141 84.6 800 17.63% 2668 33800 7.89% 2015 ( ) 400 44 2100 19.05% 2000 400 10000 20.00% 2500 875 29000 8.62% 300 180 1300 23.08% 5200 42400 12.26% 2020 ( ) 5 2000 / 1100 / 6000 / 3500 / 54
2500 275 5000 50.00% 6000 1200 20000 30.00% 3000 1050 42000 7.14% 700 420 3000 23.33% 12200 70000 17.43% 55
3.3 3-5 3-5 56
1 2 2020 15% 3 4 57
5 1 2 3 58
1 2 4 4.1 l 2009 4 [2009]128 2011 300MW 2009 90MW 2010 100MW 2011 110MW 2012 95MW 2013 6, 4-1 59
4.1 2009 1 2 3 4 20 / 15 / 2010 1 2010 2 2009 50% 70% 4 / 6 / 10 / 6 / 2011 1 2 1 2 60 50% 50% 6 /
2012 1 2 2012 3 9 / 7.5 / 4-1 61
4-1 70 30% 2 2009 [2009]397 62
2011 1170MW 2009 206MW 2010 272MW 2011 692MW 4-2 4.2 2009 2010 2011 2 1.36 2 14.91 12 51 0 0 6 17.01 4 17.7 2 11.48 2 10.37 6 24.04 2 15 3 11.84 4 6.3 7 10.46 1 7.5 8 33.53 1 2.99 2 21.04 1 3 1 10 2 3.99 1 26 0 0 1 10 2 32.12 6 8.7 2 8.54 6 61.42 19 17.42 4 20.91 8 33.61 13 13.6 2 15.63 3 32.8 3 6.8 0 0 3 13.22 13 20.67 3 15.95 6 27.27 6 21 3 21.5 6 62 8 7.38 2 18.57 6 29.88 2 4.8 1 10.59 1 12.51 2 1.45 1 20.83 7 26.38 4 10.18 3 18 15 72 0 0 1 3 4 49.65 0 0 1 2.5 2 25 0 0 0 0 3 2.41 3 9.03 0 0 3 12.87 2 10.71 2 2.3 7 14.45 3 13.75 1 2.81 1 0.46 0 0 1 1.2 8 19.49 4 2.7 2 9 1 2.28 1 1.95 1 2.55 1 0.83 1 5 1 1.2 0 0 105 206.43 50 271.72 129 692.2 63
70% 30% 1 64
1 65
4.2 4.2.1 2004 7 [2004]20 2004 66
4.3 [2007]64 67
4.2.2 2011 68
1 2 3 4 5 69
4.2.3 l 2005 1 2 ( ) 3 4 5 70
l 1) 2) 3) 4) 70% 5) 30% 4.2.4 71
l / l 72
1 2 3 4 4.3 l l l 73
l l 4.4 2012 10 2012 1560 10 6 1 1. 74
2. 3. 4. 2 1. 2. 20 3. 10 5 380 75
4. 5. 10 6. 10 7. 发电 项 业 电 业 请 请 确认 统 订 统 务 项 设 验 调试 请 见 验 调试 请 电 计 签订购 电 调 协议 验 调试 运 76
4-2 4.5 4.5.1 l l l ( ) l 77
l l l 10 78
4-3 AGC AVC 2009 22 2011 136 79
2012 78 *-* 2011 337 80
4.5.2 Ø l l l ( ) l l 81
l Ø 1 l < > l l 2 82
l l 3 Ø a) b) 1 83
c) d) e) Ø Ø 10 84
2007 2012 8 l 2006 1, 2007 1 2007 9 2006 ( 85
(2007)2446 ) 2006 1-12 5 5.1 5.1.1 = 86
1) 2) 3) 4) 25 5) 87
6) 7) 1) 0.3-0.4 /kwh (1.2 /kwh), 0.8-0.9 /kwh 0.8 /kwh 0.6 /kwh 0.4-0.5 /kwh 2013 0.9 /kwh 5% 20 1.3 /kwh 0.4 /kwh 2013 10GW 1100 90% 20 1426 88
788 2) 5.1.2 l = - l 1) 89
2) 0.9-1.0 /kwh 0.6 /kwh 1.3 /kwh 0.4 /kwh 0.6 /kwh 3) 4) 5) l 1) 90
2) 3) l l 80% 90% l 91
5.1.3 l l 1) 2) 3) 92
l 1) 1.0 0.4 1.4 5% 10 1.5 1.9 /kwh 5.2 5 10 6 93
5.2.1 5.2.2 94
2012 2012 5.2.3 1 95
2 GDP 5.3 96
25 2012 2012 97
6 6.1 6.1.1 98
4-1 4-2 6 18 10 8 9 7 8 6 电 MW) 7 6 5 4 3 电 MW) 5 4 3 2 2 1 1 0 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 时间 0 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 时间 6-1 9 8 7 电 MW) 6 5 4 3 2 1 0 6-2 6.1.2 50MW 99
PWM - - - 3 4m/s 11 14 m/s 20 m/s 4-3 100
k W ) m/s) 6-3 6.1.3 101
2-14%-20% 3MW - 25%-35% - 40% 2 102
6.2 6.2.1 1 1 - - 5~20 103
2 104
3 0.5~1s 80%~90% 105
a) 0~360 b) 4 106
107
2 108
GPS DSP 6.2.2 1 109
110
SCADA/EMS IEC61850-7-420 IEC61970 2 111
6.3 6.3.1 1.2 5-10 25% 112
10kV 380/220V 6.3.2 GB/T 12325 GB/T 12326 GB/T 14549 GB/T 15543 GB/T 24337 6.3.3 1 10-35kV 113
2 380/220V 0.95 0.95 10-35kV a 0.95 0.95 b 0.98 0.98 c 0.98 0.98 6.3.4 1 10kV 20%UN 0.2 85%UN 380/220V 114
20%UN 0.2 85%UN 2 10kV 49.75Hz 0.2 80%UN 0.2 130%UN 0.2. 20%UN 0.2 85%UN 0.95 1 380/220V / 49.75Hz 0.2 80%UN 0.2 130%UN 0.2 20%UN 0.2 85%UN 0.95 1 115
6.3.5 GB/T 14285 DL/T 584 10kV 380/220V 25% 6.3.6 10 / 220/380 116
6.3.7 1 380/220V 10-35kV 6 2 a b c d e 6.4 117
: 35kV 10kV 380V 118
6.5 1. 10 6 2. 10 10 1. 119
2. 3. 4. 1. 2. 40 25 10 380 380 3. 10 5 120
4. 5. 10 6. 10 121
7 7.1 l l l 6MW 122
7.2 l l l 123
l l 7.3 2012 124
l l 380V l 7.4 l 125
l l 126