潘克剛

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511300）

隨著人類社會的發(fā)展，能源緊缺問題日益凸顯，開發(fā)新型能源已成為當前能源緊缺、環(huán)境污染的必然選擇。由于供電質量、供電可靠性的提高，以及大電網自身的缺陷，分布式光伏發(fā)電的重要性日益凸顯。因此，應合理調整我國的能源結構，以促進可再生能源與其他新能源的發(fā)展，同時用分布式光伏發(fā)電技術來提高系統(tǒng)的安全性和靈活性。

1 微電網構成

1.1 微電網結構

微電網通常是輻射型，通過主絕緣裝置連接到上級電網。作為一個控制單元，它可以在單機或并網的情況下，完成兩種工作方式的無縫切換。整個微網安裝了潮流控制器、保護協(xié)調器以及能量管理器，對微網的運行進行優(yōu)化。饋線采用熱電聯(lián)供分布式供電，為敏感、熱負載供電，并對負載進行分層分級控制。在外部電力系統(tǒng)出現故障或電力品質達不到預期水平時，微網將與外界電網相聯(lián)接的孤網，所有的負載都是由分布式電源提供，在無法維持電力供求平衡的情況下，將對不敏感的負載進行切斷。排除故障后，通過平滑的無縫轉換，實現與外界并聯(lián)的功能。

1.2 微電網元件

微電網的組成要素有：分布式電源、儲能設備、靜態(tài)開關、功率電子設備等。分布式電源是指分布在負載周圍的電力，它可以分為兩種，一種是可再生能源，另一種是非再生能源。通常使用的能量儲存設備有超級電容器，蓄電池，飛輪儲存。當電網的有效功率超過負載要求時，該系統(tǒng)可以將剩余的電量進行存儲；相反，電力會被儲存起來，以維持電力供應和需求的平衡。在微電網孤網運行的情況下，該儲能設備可以進行一次頻率的調節(jié)，以確保微網的正常工作。

2 光伏發(fā)電技術及發(fā)展概況

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)具有廣泛的用途，其基本結構可分為獨立發(fā)電和并網發(fā)電兩大類。早期的應用范圍包括太空飛船、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉臺、光電泵以及無能源不足地區(qū)。目前，太陽能光伏并網發(fā)電已在全國范圍內得到了廣泛推廣，主要是家庭屋頂型光伏和MW級大型集中型并網發(fā)電，以及在交通、城市照明等領域的應用。

2.1 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)

獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱為離網發(fā)電，是一種完全由太陽能電池提供動力的光伏系統(tǒng)，它是由光和熱輻射產生的。通常，單獨的太陽能發(fā)電系統(tǒng)都要配備能量儲存設備，其中使用最多的就是電池。此外，還應設置控制器，以避免蓄電池過度充電或過度放電。因此，用于直流電源的獨立光電系統(tǒng)，其核心部件包括：電池方陣、防反充電二極管、蓄電池組、控制器等。一種用于電流負荷的獨立的光電系統(tǒng)，除上述組件之外，還應提供一種用于將 DC電變換成 AC的逆 變器。

2.2 并網光伏發(fā)電系統(tǒng)

這種太陽能光伏系統(tǒng)的最大特點就是將直流電通過并網的逆變器轉換成交流電，然后將其與公共電網連接，為住戶提供電力，剩余的電力則可以直接送入電網，當太陽能電池電量不足時，則需要進行電力網的補充。并網光伏系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 并網光伏系統(tǒng)

3 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作機制

由于太陽能的能量密度很低，需要用到很多電路板，因此，要減少連接線路的數量。同時，太陽電池是用直流電來供電，所以要將直流電轉化為我們平時所用的交流電。配電室是指配電網，它具有低壓負載，它的作用是將電力輸送到低壓用戶。由于分布式光伏發(fā)電的功率通常在10kV以下，因此只要配上低壓配電房就可以了。此外，為確保電力供應的可靠性，必須安裝能量存儲單元，或將其整合到電網中。

4 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術要點

4.1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網控制

對于無蓄電池的分布式光伏系統(tǒng)，必須將其整合到電網中，以確保其供電的可靠性。由于分布式光伏系統(tǒng)具有多個并網、多個能源的特性，因此必須充分考慮到并網控制中的各種因素。由于分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量特性是多個并網的逆變器，所以在設計時應特別關注它們之間的耦合效應。同時，它還牽涉電網的某些協(xié)同性能的控制，因此，在不同的情況下，需要注意多個不同的逆變器在不同情況下，如何進行頻率和電壓的協(xié)調，以實現負載的合理、動態(tài)分布。

4.2 改善分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質量

分布式光伏發(fā)電以直流電的形式輸出，而普通的用戶則采用交流電源。要想利用太陽能發(fā)電，必須要將直流電轉化為一定的交流電流，所以必須要有逆變器。但在并網工況下，逆變器在正常工作時難免會出現諧波和直流成分，從而對電網造成污染，導致電網的電力品質下降。特別是在不同電力系統(tǒng)直接相連的情況下，即使只有極小的電壓或電流，也會對電力系統(tǒng)的負荷產生較大影響，從而導致電力系統(tǒng)無法正常工作，甚至出現故障。因此，要對分布式光伏發(fā)電的輸出進行有效控制，其輸出端的好壞就顯得尤為重要?？梢圆捎每烧{整的功率因子，使其輸出三電平的組合型逆變器，或采用并聯(lián)電容等設備進行動態(tài)無功補償，以提高并網后的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電力品質。

4.3 電網結構及其配置優(yōu)化

由于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要能源是太陽能，而太陽能電池板的功率密度并不是很高，所以與其他的傳統(tǒng)電力網相比，太陽能電池板的能量密度要低一些。因此，在進行電力系統(tǒng)規(guī)劃時，必須充分考慮本地的可再生能源的分布，并對其容量的可用性、隨機性和合理性進行評價。在有必要的地區(qū)進行實地調研，對當地的電力系統(tǒng)和電力用戶進行詳細了解和分析，以決定在哪個地區(qū)安裝太陽能發(fā)電站，然后再制定一個完整的地區(qū)計劃后，逐步實施。這樣就可以防止電網負載不足，或者某個電網單位的負載太大，提高了當地電網的運行可靠性。

5 結語

總之，隨著微電網技術和分布式光伏技術的發(fā)展，分布式光伏設備的應用范圍將越來越大，同時其并網能力也將得到進一步提高。在今后的發(fā)展中，太陽能的分布將會有更大的發(fā)展空間，并在供電領域中占有一席之地，為客戶提供更好的供電服務。