淺議光伏發電在智能電網中的應用

何勤聯

【摘要】本文首先介紹了智能電網的概念，特征和發展重要性，然后介紹了太陽能光伏發電的概念，特點以及在智能電網中的應用，并以分布式光伏發電系統為例闡述了光伏發電與智能電網結合的發展趨勢和廣泛前景。

【關鍵詞】光伏發電；智能電網分布式光伏發電

中圖分類號：TM71 文獻標識碼A： 文章編號：1006-0278（2014）05-161-01

一、智能電網

隨著社會和經濟的發展和技術的進步，智能電網已成為未來電網的發展方向。智能電網的應用，促進清潔能源的開發利用，優化能源結構，推動相關領域創新，推動社會經濟發展有著積極的意義。

智能電網，就是電網的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統的基礎上，實現電網的可靠、安全、經濟、高效的目標，其主要特征包括自愈、激勵、抵御攻擊、提供滿足用戶需求的電能質量、容許各種不同發電形式的接入、啟動電力市場的優化高效運行。

國家電網公司將智能電網定義為：智能電網是以特高壓電網為骨干網架，各級電網協調發展，具有信息化、數字化、自動化、互動化特征的“統一堅強智能電網”。

智能電網是我國電網發展的必然趨勢，其重要意義體現在以下方面：1.具備強大的資源優化配置能力。2.具備更高的安全穩定運行水平。3.適應并促進清潔能源發展。4.實現高度智能化的電網調度。5.實現電力用戶與電網之間的便捷互動。6.實現電網管理信息化和精益化。7.發揮電網基礎設施的增值服務潛力。8.促進電網相關產業的快速發展。

二、太陽能光伏發電

太陽能發電分為光熱發電和光伏發電。通常說的太陽能發電指的是太陽能光伏發電，簡稱“光電”。光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器和逆變器等部件就形成了光伏發電系統。

與常用的火力發電系統相比，光伏發電的優點主要體現在：1.太陽能是可再生能源；2.安全可靠，無噪聲，無污染；3.不受資源分布地域的限制；4.無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電；5.能源質量高；6.建設周期短，獲取能源花費的時間短。

光伏發電的缺點則是：1.照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；2.獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關。3.發電成本高；4.光伏板制造過程中不環保。

目前，光伏發電主要應用在：1.為無電場合提供電源；2.已普及的日用太陽能電子產品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈等各種燈具；3.并網發電。

三、分布式光伏發電系統在智能電網中的應用

以上簡單的介紹了智能電網與光伏發電的一些概念，支持大量分布式電源的合理接入正是智能電網的重要特征之一。它不但具備投資少，發電靈活，環境兼容的特點，還能完善和提高需求側響應與管理功能，完全符合智能電網框架的發展要求。

作為一種重要的分布式電源，太陽能光伏發電正在從獨立系統朝大規模并網方向發展。由于光伏發電是一種間歇式電源，具有隨機性、間歇性和波動性的特點，這使得其并網容量被限制在一定范圍內，這就在一定程度上限制了光伏發電大規模的應用。智能電網的發展很好的解決了這個問題。對于單機容量小于100kW的光伏，其在配網低壓側（用戶側）并網，由并網控制器控制并網條件，當滿足并網條件時自動并網，反之則隨時脫網。對于發電容量在幾百瓦到幾千瓦的家庭用戶，可通過220V插座實現“即插即得”。智能電網的發展推動了社會各方利用光伏發電的主動性，提高了光伏發電的開發力度和使用效率。

目前應用最為廣泛的分布式光伏發電系統，是建在城市建筑物屋頂的光伏發電項目。該類項目必須接入公共電網，與公共電網一起為附近的用戶供電。如果沒有公共電網支撐，分布式系統就無法保證用戶的用電可靠性和用電質量。但是，國內電網目前不能滿足光伏發電產業的發展需求，所以我國將建設以“特高壓為核心”的智能電網，以解決光伏發電并網問題，促進新能源的利用。我國的智能電網是以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎，利用先進的通信、信息和控制技術。構建以信息化、自動化、數字化、互動化為特征的智能化電網。

目前，我國最大的地面并網型光伏電站——徐州協鑫20MW光伏電站正式投運。該電站采用多種跟蹤方式安裝光伏組件，并配有完善的計算機監控設施。此項目填補我國大型并網光伏電站建設領域的多項工程與研究空白。為我國電力事業加速發展，優化電源結構，促進節能減排，促進智能電網不斷建設提供了保障和科研依據。

四、國外分布式光伏發電系統發展的可借鑒經驗

1.采取經濟杠桿保證光伏發電裝機容量持續穩定增長。德國可再生能源法規定了光伏發電的補貼辦法，對于屋頂光伏和地面光伏等各類光伏發電的應用模式發放補貼。

2.制定合理的分布式光伏發電管理方式，保證電網的安全運行。西班牙要求某一區域安裝的分布式電源的容量為該區域的峰值負荷的50%以下，盡量避免分布式電源反送電。

3.分布式電源的大規模發展，需要投入大量資金升級電網。目前，德國已經開始采取一些間接措施來滿足分布式電源接入配電網的要求，如升級改造接入點的上級變壓器，重新配置饋線的電壓條件和控制設備等。

4.通過全社會分攤的方式來解決一部分分布式光伏發電接入引起的電網改造成本。

太陽能具有資源充足、分布廣泛、安全、清潔，技術可靠等優點，將太陽能光伏發電融入到智能電網之中，增加智能電網的功能，智能電網其高速、可靠、經濟、安全的電能輸送通道為光伏發電的電能輸送提供了較好的保障，其發展與應用是相輔相成互相促進的。在國家政府的扶持下，它們的發展道路必將越行越遠。