賈國征

摘 要：本文通過介紹分布式光伏發(fā)電、智能微網(wǎng)系統(tǒng)概念，對兩者的融合進行研究。通過介紹共網(wǎng)技術的開發(fā)、發(fā)展、具體應用實例，印證共網(wǎng)新技術的有效性。

【關鍵詞】分布式 光伏發(fā)電 智能微網(wǎng) 發(fā)展分析

1 分布式光伏發(fā)電概述

分布式光伏發(fā)電指采用光伏組件直接將太陽能轉換為電能的新型發(fā)電系統(tǒng)，具有廣闊的發(fā)展前景和綜合利用價值。分布式光伏發(fā)電通過倡導電力系統(tǒng)發(fā)電、并網(wǎng)、轉換、使用的就近處理，降低同規(guī)模光伏發(fā)電站的發(fā)電量，以及減少長途運輸、變壓升壓過程中的能耗。通過“自發(fā)自用”、“余電入網(wǎng)”、“就近使用”、“電網(wǎng)調(diào)節(jié)”四項原則進行運營，將其應用于建筑物上進行項目研究。

2 從分布式光伏發(fā)電到微電網(wǎng)

微網(wǎng)指的是將分布式電源、電網(wǎng)負荷、儲能裝置，以及控制裝置進行結合，形成單一可控的微型供電系統(tǒng)。微網(wǎng)內(nèi)部的主要電源是由電力電子裝置經(jīng)過能量轉換得到的，受微網(wǎng)控制。微網(wǎng)通常表現(xiàn)為一個單一的可控單元，在滿足用戶對供電需要的基礎上，提供質(zhì)量更可靠、傳輸更安全的電力供應。自2000年歐盟提出微網(wǎng)工程開始，歐美國家、日本等電子技術較發(fā)達國家都相繼開展微網(wǎng)研究，并通過系統(tǒng)實驗對微網(wǎng)的運行、保護、控制，以及安全性進行保護。我國自十一五規(guī)劃后也開始進行分布式光伏發(fā)電的研究。到2014年我國光伏發(fā)電年裝機總量已經(jīng)居世界首位，累計裝機容量上升到全球第二位；到2015年，我過光伏發(fā)電累計裝機容量已經(jīng)達到4300萬千瓦左右，但也呈現(xiàn)出區(qū)域化明顯的問題，西北地區(qū)如甘肅年均利用量僅為1061個小時，新疆整個地區(qū)僅為1042個小時，“棄光”現(xiàn)象嚴重。國家發(fā)展改革委緊急發(fā)布《可再生能源發(fā)電全額保障性收購管理辦法》，對分布式光伏發(fā)電項目面臨問題進行調(diào)整和解決。

2.1 城市片區(qū)微電網(wǎng)

城市片區(qū)微電網(wǎng)的建立需要根據(jù)片區(qū)內(nèi)居民小區(qū)、醫(yī)院、商場、辦公樓等設施的分布和數(shù)量進行的。在進行并網(wǎng)運行時，光伏發(fā)電供電不足時由大電網(wǎng)供電，光伏發(fā)電充足時，則直接就近供電。當大電網(wǎng)故障時，片區(qū)內(nèi)進入“孤網(wǎng)”運行模式，保障基本的重要負荷穩(wěn)定供電。城市片區(qū)微電網(wǎng)首先在國內(nèi)經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)當先發(fā)展，如北京、上海、廣州等，用于解決大城市內(nèi)人流眾多，用電需求巨大的問題。同時微電網(wǎng)也可以顯著提高當?shù)毓╇姺召|(zhì)量，穩(wěn)定供電電壓，尤其在用電高峰期時，能夠提供高質(zhì)量的供電服務。城市片區(qū)微電網(wǎng)的發(fā)展應與本地經(jīng)濟發(fā)展情況和結構相互結合，微電網(wǎng)是一種清潔、高效的發(fā)電、供電一體化服務技術，發(fā)展城市片區(qū)微電網(wǎng)有利于緩解當?shù)氐沫h(huán)境壓力，發(fā)展新能源。

2.2 偏遠地區(qū)微電網(wǎng)

偏遠地區(qū)相對封閉，與外網(wǎng)的接觸和交換都比較少，一般都是“自給自足”的狀態(tài)——通過當?shù)匚㈦娋W(wǎng)供電，當供電線路故障時，轉換備用電源整個供電系統(tǒng)。在這種情況下發(fā)展微電網(wǎng)，主要有兩種形式：企業(yè)微電網(wǎng)、農(nóng)村微電網(wǎng)。我國農(nóng)村、山區(qū)、草原等偏遠地區(qū)供電困難，電力需求相對較低，電力系統(tǒng)的構建成本較高，傳統(tǒng)供電方法不僅供電不夠方便，而且極易由于電力運輸造成的電力損耗。發(fā)展微電網(wǎng)，可以有效利用微電網(wǎng)的靈活性，降低偏遠地區(qū)的供電成本。

3 分布式光伏發(fā)電與智能微網(wǎng)的融合發(fā)展

3.1 光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)新技術

光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)新技術，是指利用光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)光伏電力和市政電力的負載供電過程，當光伏電力不足時，切換為市政電力向負載供電；當光伏電力充足時，則優(yōu)先使用光伏電力就近供電。共網(wǎng)將市政電網(wǎng)與光伏微電網(wǎng)系統(tǒng)進行連接，逆變裝置將太陽能電池收集轉化的直流電轉換成與市政電網(wǎng)電壓相位一致的交變電流，同時就近向負載供電，并不匯入供電網(wǎng)絡的饋電設備。

共網(wǎng)應用模式下，逆變裝置用于阻止光伏電力向市政電網(wǎng)的饋電，這一過程稱“零逆流”。“零逆流”并網(wǎng)系統(tǒng)，有效解決了電力系統(tǒng)供電過程中安全運行問題，降低系統(tǒng)損耗效率，進一步提高太陽能的使用效率。共網(wǎng)利用光伏應用模式，將太陽能電池板置于大量分散建筑上，收集和轉化光能，并將得到的光伏電力就地使用，將市政電力用作備用電力，保證負載在光伏電力不足時的用電需求。光伏電力與市政電網(wǎng)進行連接，共同為負載供電，智能微網(wǎng)系統(tǒng)保證光伏電力優(yōu)先使用，共網(wǎng)與并網(wǎng)的應用方式并不完全相同，共網(wǎng)應用更加安全，不將光伏電力向市政電網(wǎng)饋電，降低電能轉換和運輸?shù)南?，也避免了影響市政電網(wǎng)的正常運行。在建筑上進行光伏電力建設，可以有效應用高地，降低技術成本，同時方便電力的供應。

3.2 具體案例分析與應用

分布式光伏發(fā)電與智能微網(wǎng)融合過程中，共網(wǎng)新技術的發(fā)展和應用多為“園區(qū)模式”“城市模式”，以下對這兩種模式的具體應用進行介紹。

3.2.1 園區(qū)模式

光熱建筑一體化，在湘潭九華山工業(yè)屋頂設置集中式供熱和陽臺欄板分散式供熱，集熱板面積總共542.4平方米，電力覆蓋面積為24400平方米，電力供應人數(shù)達到1000人，設計水量30噸，應用設備的輔助熱源為空氣源熱泵。

呼吸式光伏幕墻是指熱通道、通風、保溫、隔熱系統(tǒng)。應用于這里的光伏電池為非晶薄膜，電池板面積為696平方米，裝機容量在54.6kWp左右，發(fā)電效率較之前增加了10%。

太陽能冷熱電聯(lián)產(chǎn)，按照季節(jié)情況，對太陽能供熱系統(tǒng)進行調(diào)整，充分利用環(huán)境溫度，通過太陽能冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，提供加熱的生活用水。

3.2.2 城市模式

到“十二五”末期錦州計劃打造千億光伏產(chǎn)業(yè)，建造中國的光伏之都，并在全市內(nèi)大型建筑、公共建筑、農(nóng)業(yè)大棚，甚至滿足條件的住宅小區(qū)，任何滿足條件的位置布置光伏太陽能電池板，建設全市范圍的、超大型的分布式微電網(wǎng)光伏站。這一項目通過采用光伏微電網(wǎng)共網(wǎng)新技術，將分散在各個建筑物上的光伏方陣與建筑外墻材料相結合，使光伏方陣“物盡其用”。同時“貼”在建筑上的光伏太陽能電池板所產(chǎn)生的電能可以優(yōu)先供應附近大樓的用電需求，就近使用，降低電能運輸造成的能耗損失和線路消耗。有市政電網(wǎng)作為基礎用電的備用供電設備，能夠保證各負荷在光伏電量不足時的正常運轉，保證了供電系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻

[1]龍文志.分布式光伏發(fā)電與智能微網(wǎng)的發(fā)展[J].建筑技術，2014（04）.

[2]王瑞琪.分布式發(fā)電與微網(wǎng)系統(tǒng)多目標優(yōu)化設計與協(xié)調(diào)控制研究[D].山東大學，2013（04）.

[3]王成山，李鵬.分布式發(fā)電、微網(wǎng)與智能配電網(wǎng)的發(fā)展與挑戰(zhàn)[J].電力系統(tǒng)自動化，2010（01）.

作者單位

陜西光伏產(chǎn)業(yè)有限公司 陜西省西安市 710075