電力需求的快速增長與電網規模的不斷擴大使構建大電網建設成本高、運行難度大,并且在適應電力用戶的高要求、高可靠性和供電需求方面,也還存在諸多瓶頸問題。近些年來一些發達國家發生的大面積停電事故,已經暴露出大電網的脆弱。分布式發電也稱分散式發電或分布式供能,一般指將相對小型的發電裝置(一般50MW以下)分散布置在用戶(負荷)現場或用戶附近的發電(供能)方式。分布式電源位置靈活、分散的特點極好地適應了分散電力需求和資源分布,延緩了輸、配電網升級換代所需的巨額投資,同時,它與大電網互為備用也使供電可靠性得以改善。分布式電源盡管優點突出,但本身存在諸多問題,例如,分布式電源單機接入成本高、控制困難等。另外,分布式電源相對大電網來說是一個不可控源,因此大系統往往采取限制、隔離的方式來處置分布式電源,以期減小其對大電網的沖擊。對分布式能源的人網標準做了規定當電力系統發生故障時,分布式電源必須馬上退出運行。這就大大限制了分布式能源效能的充分發揮。為了減少分布式電源的諸多不利影響,發揮其積極作用,較好的解決方案是采用物聯網技術(Microgrid)。美國是最早開展物聯網技術技術研究的國家,其物聯網技術技術研究處于領先地位。美國電力可靠性技術解決方案協會(CERTS)提出了的物聯網技術定義:物聯網技術是一種由微型電源和負荷共同組成的系統,它可同時提供電能和熱量;物聯網技術內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換,并提供必要的控制;物聯網技術相對于外部大電網表現為單一的受控單元,并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全等方面的要求。物聯網技術是一種較小規模的分散獨立系統,由負荷和微電源組成。它采用了大量的先進電力技術,將燃氣輪機或者風電、光伏發電、燃料電池和儲能設備等裝置整合在一起,直接接入用戶側,如圖 2.26 所示。物聯網技術可視為大電網中的一個可控單元,它可在數秒內動作,提高供電區域的供電可靠性、降低損耗、穩定電壓,還可以提供不間斷電源滿足用戶的特定需求。物聯網技術和大電網的互為備用,可以提高供電的可靠性。由圖 2.26 可知,物聯網技術可以包括光伏發電、風能或者燃料電池等微電源,有的微電源還連接熱負荷,同時為當地用戶提供熱源。
物聯網技術與傳統集中式能源系統相比具有許多優勢:1)物聯網技術接近負荷,線損顯著減少,建設投資和運行費用較省。2)分布式能源具備發電、供熱、制冷等多種服務功能,可實現更較高的能源綜合利用效率。3)有利于各類可再生能源(太陽能發電、風力發電、生物質發電等)的利用,減少了排放總量、征地、電力線路走廊用地和高壓輸電線的電磁污染,緩解了環保壓力。4)可以解決部分調峰和備用問題,做到與季節性和地域性的電力需求變化相適應,使得電力系統的經濟性和安全性達到最佳平衡。5)可以提高供電可靠性、供電質量和電網的安全性。6)發展物聯網技術技術可形成和諧多元化的電網格局。物聯網技術的最大優勢是提高了電力系統面臨突發災難時的抗災能力。大電網中超大型電站與物聯網技術中分散微型電站的結合,可以減少電力輸送距離、降低輸電線路的投資和電力系統的運營成本,確保電力系統的運行更安全和更經濟。物聯網技術目前存在許多需要進一步研究和攻克的技術難題,主要包含新能源和可再生能源發電技術、電力電子控制裝置、儲能技術和通信技術等。物聯網技術作為大電網的有效補充,與分布式能源的有效利用形式已引起廣泛關注,中國物聯網技術的發展能夠提高供電可靠性、促進可再生能源的利用,對建設抗災型電網具有重要意義。