光伏發(fā)電在微電網(wǎng)中應(yīng)用

劉伶林 張路

摘要：微電網(wǎng)是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一，是未來大型電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，光伏發(fā)電具有清潔、可循環(huán)使用的特點(diǎn)，光伏發(fā)電必然在微電網(wǎng)中取得長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，本文在介紹光伏發(fā)電在微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光伏；微電網(wǎng)；新能源

1、光伏發(fā)電

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)是目前光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的形式，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，也稱離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，在獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)中一般都需要配置蓄電池來做為儲(chǔ)能裝置，通過配置蓄電池控制器來防止蓄電池過放和過充，獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)可以直接給直流負(fù)載供電，其結(jié)構(gòu)主要包括光伏方陣、蓄電池組、控制器等，如是要給交流負(fù)載供電，除了上述部件外，還需要逆變器用于將直流轉(zhuǎn)換為交流。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)光伏組件產(chǎn)生的直流電要經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后接入公共交流電網(wǎng)，光伏系統(tǒng)發(fā)出的電能優(yōu)先給本地負(fù)荷供電，多余的電允許通過配電變壓器向電網(wǎng)饋電。

2、微電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

微電網(wǎng)是分散的、規(guī)模較小的獨(dú)立系統(tǒng)，借助現(xiàn)代化電力技術(shù)，將光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)、儲(chǔ)能設(shè)備以及燃料電池等電源連在一起，直接給用戶側(cè)供電。對(duì)于電力用戶來說，微電網(wǎng)提供的電力可以滿足一定的需求，公共電網(wǎng)和微電網(wǎng)上的電能可以通過公共節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換，兩者互為備用，供電的可靠性得到一定程度的提高。

微電網(wǎng)是由許多分布式儲(chǔ)能和分布式發(fā)電系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)共同給負(fù)載供電，上級(jí)網(wǎng)絡(luò)與微電網(wǎng)之間通過斷路器相連，從上級(jí)網(wǎng)絡(luò)的角度看來，整個(gè)微電網(wǎng)是一個(gè)整體。微電網(wǎng)中的能源形勢(shì)可以是風(fēng)能、光能、微型燃?xì)廨啓C(jī)以及柴油發(fā)電機(jī)，還可以是冷熱電聯(lián)產(chǎn)、熱電聯(lián)產(chǎn)或直接給用戶提供熱能和電能。因負(fù)荷需求等方面的一些不同，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)有些差別，但一些基本單元應(yīng)該包括，主要有儲(chǔ)能裝置、微能源、負(fù)荷以及管理系統(tǒng)。

3、光伏發(fā)電系統(tǒng)在微電網(wǎng)中應(yīng)用

3.1 分布式電源電網(wǎng)系統(tǒng)

光伏系統(tǒng)接入電網(wǎng)，國家電網(wǎng)公司規(guī)定，接入方式一般可采取用戶側(cè)的低壓并網(wǎng)，具體如圖1所示：

分布式電源結(jié)構(gòu)中，除了光伏發(fā)電系統(tǒng)外，還可以有其它多種發(fā)電系統(tǒng)，例如風(fēng)力發(fā)電、生物發(fā)電、沼氣以及微型燃?xì)廨啓C(jī)等；當(dāng)電網(wǎng)正常工作時(shí)，位于系統(tǒng)中各支路的光伏系統(tǒng)優(yōu)先供給本支路負(fù)載供電，多余的電允許可通過配電變壓器向電網(wǎng)饋電。

光伏發(fā)電時(shí)，電流大小不穩(wěn)定，影響公共電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓和頻率，電網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性都無法得到保證，這是一種不合理、不經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。

3.2 光伏發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)

光伏發(fā)電微電網(wǎng)是分布式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，解決了分布式電網(wǎng)運(yùn)行的弊端，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：

在該微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，能源由分布式電源提供，電網(wǎng)中電源和負(fù)荷的平衡由微電網(wǎng)的調(diào)度管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，微電網(wǎng)系統(tǒng)的電源部分是由10KV高壓電經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪旱乃臈l支路提供，，該系統(tǒng)仿真分析的日負(fù)荷曲線如圖3所示：

從光伏發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及日負(fù)荷曲線可以看出，該微電網(wǎng)具有調(diào)度管理系統(tǒng)，通過電力載波、以太網(wǎng)、光纖以及無線等通信方式，可以對(duì)下級(jí)微電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度管理，還能依據(jù)負(fù)荷需求實(shí)時(shí)控制各電力系統(tǒng)的電力輸出。依靠能量?jī)?yōu)化管理以及經(jīng)濟(jì)分析等方法，通過微電網(wǎng)各分布式電源之間的互補(bǔ)性，最終實(shí)現(xiàn)能源的合理充分利用。微電網(wǎng)系統(tǒng)中的光伏發(fā)電和其他發(fā)電系統(tǒng)一起為負(fù)荷供電，并確保和電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)恒定的功率交換。當(dāng)電網(wǎng)受到擾動(dòng)或者發(fā)生故障時(shí)，智能斷路器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)分離，確保微電網(wǎng)在孤島模式下工作；其他儲(chǔ)能裝置或電源也可采用不同的控制方法來實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的功率平衡。當(dāng)出現(xiàn)電網(wǎng)崩潰時(shí)，通過微電網(wǎng)的自身調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)能量供需平衡，最大程度降低損失，確保系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

4、光伏發(fā)電在微電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用特點(diǎn)

光伏發(fā)電系統(tǒng)可在微電網(wǎng)中得到很好的應(yīng)用，和其他能源相比，它具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

1）太陽能為可持續(xù)能源，無需消耗燃料，可循環(huán)利用，只要有太陽輻照，就可以保證較為穩(wěn)定的功率輸出；在出現(xiàn)外網(wǎng)停電時(shí)，光伏發(fā)電可持續(xù)有功率輸出，微電網(wǎng)切換到孤網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行模式，不間斷給一些重要用戶供電，還能夠?yàn)楣搽娋W(wǎng)快速恢復(fù)提供能源；

2）太陽能為清潔能源，無污染排放、安全可靠，光伏系統(tǒng)可在屋面上建設(shè)，成本低，建設(shè)周期短；

3）微電網(wǎng)具有調(diào)度管理功能，各單元可實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的功率平衡，確保系統(tǒng)更高效、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

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（作者單位：珠海興業(yè)新能源科技有限公司）