分布式光伏發電在智能電網中的作用分析

陜西光伏產業有限公司 賈國征

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分布式光伏發電在智能電網中的作用分析

陜西光伏產業有限公司 賈國征

【摘要】本文通過概念介紹，了解分布式光伏發電的具體內容，再通過分析分布式光伏發電與智能電網的關系，其對智能電網的作用，探索智能電網內有效控制分布式光伏發電的具體措施和方法。

【關鍵詞】分布式；光伏發電；智能電網；作用；措施分析

1　分布式光伏發電的概述

分布式發電最早出現于1978年美國公共事業管理政策法，其定義為分布在配電網或負荷附近的發電設施。分布式發電電源主要包括太陽能發電、風力發電、燃料電池等，發電規模普遍較小，且多靠近用戶，可直接向符合供電，或根據用戶需要近距離輸出電能。

與傳統模式相比分布式發電具有獨特性：可靠性、經濟性、靈活性、環保性。分布式電源多采用中小型或微型電池組，操作方便，且相互獨立，不易發生大規模供電事故；靠近用戶，可直接就近向用戶供電，節省了遠距離運輸帶來的電力損耗；建設周期短，見效快，投資少，能夠靈活配置各項資源；分布式電源多為可再生的清潔能源，更加綠色環保。

2　分布式光伏發電在智能電網中的作用

2.1分布式光伏發電的削峰填谷作用

以下是以某地區應用分布式光伏發電時進行的數據統計。下圖分別是該地區7月份某日光照強度變化曲線與光伏陣列輸出功率曲線。

對比兩圖可以發現，光伏陣列輸出的功率與當日光照強度變化趨勢一致，光伏供電電力剛好集中在下午12：00到下午4：00左右，可以直接供應給負載，降低總電網的電能消耗。

2.2分布式光伏發電對配電網的影響

光伏電力并入總電網，對配電網的影響：1）隨著分布式光伏發電的發展和普及，現有近25%的居民用戶裝有一個屋頂光源電池，這一普及率在未來還會繼續上升；2）負荷高峰時，光伏發電系統可以為負荷承擔部分供電任務，或直接接入到智能電網中去。分布式光伏發電系統與總電網進行并網，能夠有效穩定線路電壓，增加電力供應能力。

2.3分布式光伏發電對系統節點電壓及線路負載率的影響

分布式光伏發電系統，在接入系統后，并不會引起節點電壓的大幅變化，總電網的電壓能夠保持穩定，但分布式光伏供電系統的加入能夠有效緩解線路負載。尤其在用電高峰時，分布式光伏發電，通過自身的靈活性、經濟性，為更多居民提供更穩定和便捷的電力服務。

3　智能電網技術在分布式光伏發電中的應用

3.1分布式光伏發電與智能電網結合的必要性

分布式光伏發電能夠靈活接入配電網，與總電網構成微網共網系統，既能夠與主網進行配合，進行負載供電，又能夠在與主網斷開時運行孤島模式進行自治。接入配電點系統后，可以保持自身發電和供電的獨立性，甚至不參與自動發電控制。但分布式光伏發電電源并入總電網中，也需要新型的保護方案、智能檢測儀表、電壓控制措施等，對傳統單向、放射性潮流配電系統進行改進。

智能電網與傳統電網區別明顯，就在于其能夠實現各項功能的有機融合和科學配置。通過支持分布式光伏供電系統接入電網系統，實現光伏發電的“即發即用”的智能控制。同時智能智能電網的虛擬電廠，能夠將分布式電源與現有電力系統進行整合，有效吸引分布式電源參與負荷設備電力供應的需求，實現各項電能的有效調度和管理。

3.2智能電網技術在分布式光伏發電中的應用

智能電網技術正處于高速發展時期，相關研究項目包括穩定和控制電網，分布式發電技術的創新與應用，電能質量與用電安全等多個方面。歐洲、日本、美國等經濟發達國家都對分布式光伏發電項目的創新和研發極為重視，在2009年歐盟明確提出智能電網技術與風電、太陽能發電等多項技術進行研究，并出現了專門的研究團隊。還有法國、丹麥、日本等國，都將智能電網與大規模輸電、分布式光伏發電等各種相應項目進行了研究。我國在“十一五”期間就已經提出了光伏電站系統的建設。經過多年的發展，對比全球光伏發電市場，我國光伏發電總量一直保持前列位置，2014年我國裝機電量10.64吉瓦，居世界第一位，累計裝機電量28.38吉瓦，居世界第二。

3.3 智能電網中分布式電源的控制方法

3.3.1基于電力電子技術的“即插即用”控制

分布式發電電源并入主網后，需要在保證電能質量的前提下進行協調控制和能量管理。智能電網對分布式發電單元的控制主要由系統與各分布式發電單元間的相互作用性質決定。電力電子耦合的分布式發電單元的特點有兩個：1）能夠通過接口轉換器快速反應；2）控制分布式發電單元內部短路電流，減少故障幾率。基于電力電子技術的分布式發電單元，主要由電壓/頻率或有功無與功控制控制。而基于帶有下垂特性的 V/f 控制，能實現在負荷功率變化時，不同分布式電源之間的變化功率的共享，并在分布式發電單元發生“孤島”現象時為智能電網提供頻率支撐。

3.3.2基于功率管理系統的控制

基于電力電子耦合分布式電源提出的控制辦法，采用了不同控制模塊分別對有功、無功進行的控制，可以滿足了微網的多種控制要求。在功率平衡的調整過程中，基于頻率下垂特征的基礎上，加入頻率恢復算法，才能很高的滿足對頻率質量的要求。而針對分布式發電單元中無用功進行研究，提出了三種不用控制辦法：1）防治預先設定的V-Q特性終端電壓產生偏離；2）調整負載總線電壓；3）分布式發電單元多接母線做出無功補償。但在功率不可調整的分布式發電單元就無法應用這種調控方式。而且本次僅就基于電力電子技術的分布式光伏發電單元做出討論，對其供電能力、控制都基于其所在位置的信號。

3.3.3基于多代理系統的控制

現代智能電網，自動化配電系統的具體控制功能包括：1）控制負責檢測系統的電壓和頻率，對電網故障進行處理，主網沒有電力供應時，經信號傳遞，主斷路器對分布式發電單元進行隔離；分布式光伏電源通過存儲大量能量信息，線路有用功率，分布式能源可用性等；3）通過智能電網對多代理系統的實時信息的監測，控制預設的符合狀態；4）數據庫存儲的系統信息與三種以上的分布式光伏發電電源之間的數據和信息，并未用戶提供更多信息接入口。各個代理之間通過TCP/IP 協議進行交換數據，通過對方服務器名稱和IP地址進行識別。

智能控制中心通過指示控制分布式發電單元兩種模式的切換，但控制中心難以立刻發出控制指令，這時儲能型的分布式發電單元將會自動切換至電壓/頻率控制，并維持電壓和頻率穩定，再通過代理將狀態反饋給智能電網的控制中心。而控制中心在聯網運行時需要將這類分布式發電進行設定，起到對上級電網的支撐作用。而對非儲能型分布式發電單元多采用定功率控制，通過代理修改和控制參考功率的定值實現對分布式發電單元能量的管理。這種方法兼顧了分布式發電單元的電能質量控制與電量管理要求，將集中管理與分散獨立運行相互融合，通過多種代理技術監控各分布式電源、負荷設備、開關狀態等，通過計算對分布式發電代理做出優化指令。通過這種方式，更便捷地獲取智能電網的信息、分析系統穩定性，并對控制器進行設計。

參考文獻

［1］康海云，杭乃善，盧橋，詹厚劍，康海兵，成煜，蘇毅.分布式光伏發電在智能電網中的作用分析［J］.電網與清潔能源，2013（10）.

作者簡介：

賈國征（1974-），男，陜西韓城人，大學本科，工程師，現供職于陜西光伏產業有限公司。