太陽能光伏發電微電網技術探究

孫繼鑫

摘要：自然界中的太陽能屬于新型清潔可再生能源，取之不盡用之不竭，是最為理想的新型能源之一，但是，光伏發電受到自然環境的影響非常之大，溫度的變化、光照幅度的變化等都會影響到光伏發電的效率，微電網控制技術就是要妥善解決和完善好太陽能光伏發電中的各種缺點與弊端，相信隨著微電網控制技術的不斷創新與進步，太陽能資源必然會得到更加高效的利用。

關鍵詞：太陽能;光伏發電;微電網技術

相對傳統電力系統而言，微電網更類似于一個獨立的控制單元，每個微電源都可實現即插即用功能，所以最關鍵是其接口、控制、保護、通訊等技術。通過對光伏發電技術和微電網技術的探討，我們認為在未來光伏發電會成為人類獲取能源的主要渠道。

一、太陽能光伏發電微電網系統優點

1）太陽能為可持續能源，無需消耗燃料，基本無枯竭危險，只要白天有太陽，就可以保證較為穩定的輸出，在出現意外災害和大范圍電網崩潰時，太陽能光伏發電依然可以穩定輸出，微電網切換到孤網獨立運行，不間斷給一些重要用戶供電，此外還能夠為電網快速恢復提供能源。2）太陽能為清潔能源，無污染排放、無噪聲、安全可靠，不受地域限制，太陽能微網系統可以依靠建筑屋面而建，費用少，周期短。3）微電網系統中各單元可以很容易實現用電負荷的功率平衡，具有調度管理功能，結合具有調節功能的逆變器，可較容易實現逆變器功率輸出控制。

二、太陽能光伏微電網的特點

2.1新型能源的多元化結合

光伏發電的一個重要前提便是需要白天天氣比較好的自然環境，其能夠與主干網連接到一起，當光伏發電的容量不斷增大，在局部就會對當地電網形成比較大的沖擊。所以，在一個微電網的范圍之內需要采取多種類型的能源組合形式，這是穩定電力，有效緩和光伏發電波動性的一項必要手段。目前，除太陽能之外，作為微電網的電源的可再生能源還有以下幾種類型。

（1）微型風力發電，其主要借助的便是微風的風力，當風力條件得到滿足時，便可以成為光伏發電的重要補充，微型風力發電比較適合運用在風力條件比較充足的村鎮或者高層建筑當中。

（2）小型水利電站，小型水利電站基本上被運用在有條件的村鎮附近，采用的就是小型水電站后者抽水蓄能電站的方式，這也是光伏發電的一種重要補充形式。

（3）生物質能電站，主要被運用在小型城市的周邊或者是村鎮附近，其利用的主要燃料就是沼氣，沼氣發電可以和有機肥、垃圾處理進行結合。

越來越多種形式的能源組合與使用，會在很大程度上減少光伏發電的波動性，特別是在光伏發電量下降的時候，能夠對光伏發電起到很好的補充作用。

2.2儲能技術

任何新型高效的新能源，都不能夠保證微電網供電的絕對穩定性，除此之外，為了提升用電負荷的安全性，儲能系統作為備用電源是不可或缺的。現階段，儲能技術比較成熟的是鉛酸蓄電池，但是，鉛酸蓄電池中還是存在著壽命短、鉛污染等問題，目前，最適合運用在智能光伏微電網的新型儲能系統有下面幾種類型。

（1）飛輪儲能，這種儲能形式的優點就在于充放電次數多、供電穩定、電流密度大且不存在化學反應，但其缺點是自放電比較嚴重。

（2）釩流體電池，此技術的原理是將釩化合物作為電解質，借助釩的不同電價的轉換來進行充放電，這項技術的優點是容量大、供電穩定、使用壽命長、效率高等，缺點是成本太高，還未成熟，受釩資源的客觀限制。

（3）超級電容，超級電容的優點是充放電次數多、電流密度大、無化學反應，缺點是自放電嚴重，單次儲能時間短暫，發展正在逐漸成熟。

2.3充放電的控制器

蓄電池要在充電和放電過程中加以控制，不能頻繁的過充電和過放電，否則會影響電池的使用壽命，為了保護蓄電池不受過充電和過放電的損害，則必須要有一套控制系統來防止蓄電池的過充電和過放電，稱為充放電控制器。控制器的工作原理是通過檢查蓄電池的電壓值與其最大負荷值進行對比來判斷是否達到過充點或過放點，并要設置開關，在過充點或過放電時自動終止充電和放電。隨著光伏發電系統容量的增加，用戶的要求也越來越高，安全性和合理性的設計也越來越重要，所以，近年來設計者在控制器上設置了更多的保護和監測功能，目前的先進技術甚至通過計算機將控制器與軟件結合，實現了智能控制。

三、太陽能光伏發電并網技術設計

儲能太陽能系統的應用被廣泛運用到社會各個領域，其主要由光伏陣列、儲能裝置、變壓器、等部分共同組成。以下是對各個系統設計和運用的詳細描述：

3.1子系統設計

一般常見的太陽能光伏發電微電網技術的各個子系統都是相對獨立的，是由光伏模塊子系統、逆變器并網系統等部分組成，并網逆變器在實際運用中可以將三項交流電接到升壓變壓器上，將所轉化的電能與電網結合，再加上其他各個子系統的有機結合，最后進入供電網絡。這對加強我國太陽能光伏發電微電網技術的運用存在很大的意義。

3.2相關設備的選型

在通常情況下，單臺逆變器的容量越大，每臺逆變器的造價就會越低，所以有時為了節約成本，能適當地增大逆變器的容量，但當其容量過大時，運行中如果出現故障就會給整個太陽能光伏發電系統帶來很大的影響，因此，在節約成本的同時還要結合實際情況來對逆變器的型號進行選擇，要適應該系統，同時也要能保護該系統，只有這樣才能保證太陽能光伏發電系統的穩定性、安全性和經濟性，促進整個光伏發電系統的順暢運用。每個逆變器都需要連接到多個串光伏電池組件，還要配合直流配電監測系統來使用，直流監測配電箱內部有組電流監測單元，這不僅能夠起到對各組串電流的檢測作用，還將整個電流監測信息傳送到逆變器控制器中，當系統在運行時發生負載過重等現象時，連接的逆變器能自動脫離，這對保障整個系統的安全運行有重要意義。

3.3微電網運行控制

微電網能夠有效地實現微源的大規模并網，與此同時，還能夠為廣大用戶提供不間斷的電源服務等。微電網中的微源主要包括光伏電池、燃料電池、風力發電池、蓄電池和高速飛輪等，一般情況下，都需要通過電力裝置將其和常規性質的配電網并網運行。對于像風、光等微源，其輸出功率的大小會因為天氣的變化而受到影響，導致發電出現間歇性等問題，對于這種情況，微源一般只能是限制功率的輸出恒定功率或者是按照最大功率輸出，會采用PQ進行控制，而對于蓄電池或者燃料電池等微源，控制起來相對比較容易一些，可以選擇用PQ進行控制，還可以采用基于下垂控制的V/f控制。對光伏功率的平滑控制，不使用傳統控制模式切換技術，簡化控制方法;對微電網內母線電壓進行控制，確保電壓穩定。

微電網內部由于總體容量較小，因此，負荷阻抗的感性還是容性就對功率因數影響較大。為此，在微電網內部，必須根據負荷的阻抗性質配置相應的補償系統。另外，多電源的并網可能會造成網內的諧波分量較大，紋波系數較高，因此，要有消除高次諧波的裝置。

結束語

綜上所述，太陽能光伏發電微電網技術作為一種新型的能源使用技術，其科學性和可行性都得到了證明，通過對發電原理和各種設備的全面掌握，再在原來的基礎上對發電技術進行更為有效的探索，對加快綠色能源的普及使用起到極大的促進作用，社會文明的程度越來越高，且在市場的需求和研究者的努力下，更好的發展這項技術，為我國經濟社會的美好建設奉獻力量。

參考文獻

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