陜西光伏產(chǎn)業(yè)有限公司 賈國征

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分布式光伏發(fā)電在智能電網(wǎng)中的作用分析

陜西光伏產(chǎn)業(yè)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(fā)電的具體內(nèi)容，再通過分析分布式光伏發(fā)電與智能電網(wǎng)的關(guān)系，其對智能電網(wǎng)的作用，探索智能電網(wǎng)內(nèi)有效控制分布式光伏發(fā)電的具體措施和方法。

【關(guān)鍵詞】分布式；光伏發(fā)電；智能電網(wǎng)；作用；措施分析

1　分布式光伏發(fā)電的概述

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

與傳統(tǒng)模式相比分布式發(fā)電具有獨特性：可靠性、經(jīng)濟性、靈活性、環(huán)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(fā)生大規(guī)模供電事故；靠近用戶，可直接就近向用戶供電，節(jié)省了遠距離運輸帶來的電力損耗；建設(shè)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(huán)保。

2　分布式光伏發(fā)電在智能電網(wǎng)中的作用

2.1分布式光伏發(fā)電的削峰填谷作用

以下是以某地區(qū)應用分布式光伏發(fā)電時進行的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。下圖分別是該地區(qū)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(fā)現(xiàn)，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(wǎng)的電能消耗。

2.2分布式光伏發(fā)電對配電網(wǎng)的影響

光伏電力并入總電網(wǎng)，對配電網(wǎng)的影響：1）隨著分布式光伏發(fā)電的發(fā)展和普及，現(xiàn)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(xù)上升；2）負荷高峰時，光伏發(fā)電系統(tǒng)可以為負荷承擔部分供電任務(wù)，或直接接入到智能電網(wǎng)中去。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)與總電網(wǎng)進行并網(wǎng)，能夠有效穩(wěn)定線路電壓，增加電力供應能力。

2.3分布式光伏發(fā)電對系統(tǒng)節(jié)點電壓及線路負載率的影響

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，在接入系統(tǒng)后，并不會引起節(jié)點電壓的大幅變化，總電網(wǎng)的電壓能夠保持穩(wěn)定，但分布式光伏供電系統(tǒng)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(fā)電，通過自身的靈活性、經(jīng)濟性，為更多居民提供更穩(wěn)定和便捷的電力服務(wù)。

3　智能電網(wǎng)技術(shù)在分布式光伏發(fā)電中的應用

3.1分布式光伏發(fā)電與智能電網(wǎng)結(jié)合的必要性

分布式光伏發(fā)電能夠靈活接入配電網(wǎng)，與總電網(wǎng)構(gòu)成微網(wǎng)共網(wǎng)系統(tǒng)，既能夠與主網(wǎng)進行配合，進行負載供電，又能夠在與主網(wǎng)斷開時運行孤島模式進行自治。接入配電點系統(tǒng)后，可以保持自身發(fā)電和供電的獨立性，甚至不參與自動發(fā)電控制。但分布式光伏發(fā)電電源并入總電網(wǎng)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(tǒng)單向、放射性潮流配電系統(tǒng)進行改進。

智能電網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)區(qū)別明顯，就在于其能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)接入電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)光伏發(fā)電的“即發(fā)即用”的智能控制。同時智能智能電網(wǎng)的虛擬電廠，能夠?qū)⒎植际诫娫磁c現(xiàn)有電力系統(tǒng)進行整合，有效吸引分布式電源參與負荷設(shè)備電力供應的需求，實現(xiàn)各項電能的有效調(diào)度和管理。

3.2智能電網(wǎng)技術(shù)在分布式光伏發(fā)電中的應用

智能電網(wǎng)技術(shù)正處于高速發(fā)展時期，相關(guān)研究項目包括穩(wěn)定和控制電網(wǎng)，分布式發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新與應用，電能質(zhì)量與用電安全等多個方面。歐洲、日本、美國等經(jīng)濟發(fā)達國家都對分布式光伏發(fā)電項目的創(chuàng)新和研發(fā)極為重視，在2009年歐盟明確提出智能電網(wǎng)技術(shù)與風電、太陽能發(fā)電等多項技術(shù)進行研究，并出現(xiàn)了專門的研究團隊。還有法國、丹麥、日本等國，都將智能電網(wǎng)與大規(guī)模輸電、分布式光伏發(fā)電等各種相應項目進行了研究。我國在“十一五”期間就已經(jīng)提出了光伏電站系統(tǒng)的建設(shè)。經(jīng)過多年的發(fā)展，對比全球光伏發(fā)電市場，我國光伏發(fā)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(wǎng)中分布式電源的控制方法

3.3.1基于電力電子技術(shù)的“即插即用”控制

分布式發(fā)電電源并入主網(wǎng)后，需要在保證電能質(zhì)量的前提下進行協(xié)調(diào)控制和能量管理。智能電網(wǎng)對分布式發(fā)電單元的控制主要由系統(tǒng)與各分布式發(fā)電單元間的相互作用性質(zhì)決定。電力電子耦合的分布式發(fā)電單元的特點有兩個：1）能夠通過接口轉(zhuǎn)換器快速反應；2）控制分布式發(fā)電單元內(nèi)部短路電流，減少故障幾率?；陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的分布式發(fā)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(xiàn)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(fā)電單元發(fā)生“孤島”現(xiàn)象時為智能電網(wǎng)提供頻率支撐。

3.3.2基于功率管理系統(tǒng)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(wǎng)的多種控制要求。在功率平衡的調(diào)整過程中，基于頻率下垂特征的基礎(chǔ)上，加入頻率恢復算法，才能很高的滿足對頻率質(zhì)量的要求。而針對分布式發(fā)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(shè)定的V-Q特性終端電壓產(chǎn)生偏離；2）調(diào)整負載總線電壓；3）分布式發(fā)電單元多接母線做出無功補償。但在功率不可調(diào)整的分布式發(fā)電單元就無法應用這種調(diào)控方式。而且本次僅就基于電力電子技術(shù)的分布式光伏發(fā)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(tǒng)的控制

現(xiàn)代智能電網(wǎng)，自動化配電系統(tǒng)的具體控制功能包括：1）控制負責檢測系統(tǒng)的電壓和頻率，對電網(wǎng)故障進行處理，主網(wǎng)沒有電力供應時，經(jīng)信號傳遞，主斷路器對分布式發(fā)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(wǎng)對多代理系統(tǒng)的實時信息的監(jiān)測，控制預設(shè)的符合狀態(tài)；4）數(shù)據(jù)庫存儲的系統(tǒng)信息與三種以上的分布式光伏發(fā)電電源之間的數(shù)據(jù)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(xié)議進行交換數(shù)據(jù)，通過對方服務(wù)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(fā)電單元兩種模式的切換，但控制中心難以立刻發(fā)出控制指令，這時儲能型的分布式發(fā)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(wěn)定，再通過代理將狀態(tài)反饋給智能電網(wǎng)的控制中心。而控制中心在聯(lián)網(wǎng)運行時需要將這類分布式發(fā)電進行設(shè)定，起到對上級電網(wǎng)的支撐作用。而對非儲能型分布式發(fā)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(xiàn)對分布式發(fā)電單元能量的管理。這種方法兼顧了分布式發(fā)電單元的電能質(zhì)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(shù)監(jiān)控各分布式電源、負荷設(shè)備、開關(guān)狀態(tài)等，通過計算對分布式發(fā)電代理做出優(yōu)化指令。通過這種方式，更便捷地獲取智能電網(wǎng)的信息、分析系統(tǒng)穩(wěn)定性，并對控制器進行設(shè)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(fā)電在智能電網(wǎng)中的作用分析［J］.電網(wǎng)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(xiàn)供職于陜西光伏產(chǎn)業(yè)有限公司。