1.1 研究背景
　　能源是經濟和社會發展的重要物質基礎，電力作為最清潔便利的能源形式，是國民經濟的命脈。電力生產的過程就是大規模地將各種類型的一次能源轉換為容易輸送和方便轉換的電能并輸送分配的過程。工業革命以來，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，生態環境不斷惡化，特別是溫室氣體排放導致日益嚴峻的全球氣候變化，社會的可持續發展受到嚴重威脅。因此，世界各國紛紛開始關注環保、高效和靈活的發電方式——分布式發電(Distributed Generation，DG)[1]。
　　分布式發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、生物質能、小型風能、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) 進行發電供能的技術[2]。小型的分布式電源容量通常在幾百千瓦以內，大型的分布式電源容量可達到兆瓦級。相較于傳統的發電技術，分布式發電供能系統由于采用就地能源，可以實現分區分片靈活供電，通過合理的規劃設計，在災難性事件發生導致大電網瓦解的情況下，可以保證對重要負荷的供電，并有助于大電網快速恢復供電，降低大電網停電造成的社會經濟損失；分布式發電供能技術還可利用天然氣、冷、熱能易于在用戶側存儲的優點，與大電網配合運行，實現電能在用戶側的分布式替代存儲，從而間接解決電能無法大量存儲這一世界性難題，促進電網更加安全高效運行。另一方面，分布式發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，并且根據用戶需求，分布式發電在實際應用中可以提供多種服務，如備用發電，削峰填谷等[3,4,5]。無疑，分布式電源將成為未來大型電網的有力補充和有效支撐，是未來電力系統的發展趨勢之一。
　　隨著全球能源領域競爭的加劇，世界各國日益重視自身可持續發展戰略的實施，作為這一戰略的核心技術之一，分布式發電供能技術的研究日益受到各國關注。歐盟、美國、日本等多個發達國家在進行能源結構調整過程中，已經把分布式發電技術放在了相當重要的位置上。美國在2001年已制訂完成了分布式發電互聯標準IEEE P1547，規劃在10～15年后分布式發電占整個美國發電量的10％～20％[6,7]。歐盟《歐洲2020》遠景規劃，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，歐洲新增新能源發電容量占新增電力裝機容量的60％，接近20%的電力供應來自可再生能源。丹麥是世界上可再生能源發展最快的國家之一，2005年其可再生能源發電比例達到30%，其風力工業協會提出了的“風力50”計劃，建議到2025年丹麥風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展，2010年，德國可再生能源發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[10]。英國于2009年7月發布了《英國可再生能源戰略》，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展，2010年7月，日本經濟產業省計劃對太陽能、風力、地熱、生物燃料等可再生能源所發電力，實行全部收購制度[12]。由此可見，眾多發達國家十分重視分布式發電技術的研究，分布式電源在整個供能體系中所占比例也在逐漸增加。據國際能源署2010年初發布的報告，2009年全球應用于新能源領域的投資為150億美元，較08年增長16%。2009年全球可再生能源發電容量達到了305GW，比2008年增長了22%，全球并網太陽能發電容量增加至21GW，較2008年增長了53%，風力發電增加至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發展的相關政策（如小型可再生能源的稅收優惠、財政補貼、低息貸款；并網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），這將大大促進相關技術的發展與應用。分布式發電及相關技術將成為國際上一項重要的技術增長點，是21世紀電力工業的主要技術發展方向之一[13,14]。