戶用太陽能發電與市政電網聯合供電模式淺析

肖釩，肖輝

(國網黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000)

戶用太陽能發電與市政電網聯合供電模式淺析

肖釩，肖輝

(國網黃岡供電公司，湖北 黃岡 438000)

在分析研究了太陽能發電發展現狀的基礎之上，提出了“戶用太陽能發電與市政電網聯合供電”模式，指出其具有更大的發展潛力，并介紹了這種模式在節能性、環保性、穩定性以及安全性等方面的突出優點。

太陽能發電；分布式；可再生能源

引言

隨著世界經濟飛速發展，能源與環境已經成為人類生存和發展需要解決的緊迫課題。太陽能作為一種新型的清潔可再生能源，在開發和利用過程中不會對環境造成破壞。然而，由于受季節、氣候，以及地理位置等因素的影響，太陽能發電是不穩定的[1]。為了彌補這一缺陷，當今使用的是太陽能發電與其他發電源配合的供電模式。隨著公共電網覆蓋面積的增大，以及太陽能開發和利用力度的增強，我們認為：戶用太陽能發電與市政電網聯合供電這種供電模式，必將受到更多的關注。

1 太陽能發電的發展現狀及發展前景

1954年美國貝爾研究所的PEARSON等3位科學家在美國首次研制成功了實用的單晶硅太陽能電池，從此誕生了將太陽能轉換為電能的實用光伏發電技術。隨后日本于1974年開始國家“Sunshine計劃”。1990年德國率先提出并實施“一千屋頂計劃”，1997年美國宣布實施“百萬太陽能屋頂計劃”，2000年安裝光伏容量超過40MW。

進入21世紀的今天，太陽能光伏發電這種新興產業開始向民用領域滲透，最明顯的是在民用建筑設計、施工中的應用，在船舶、交通樞紐等運輸業中也有應用。在化石燃料日趨緊張的今天，太陽能資源的開發利用存在著無限潛能。根據歐洲JRC的預測，到21世紀末可再生能源在能源結構中將占到80%以上，太陽能發電將占到60%以上[2]。

2 太陽能發電常用供電模式

2.1 地面大型太陽能電站

大型太陽能光伏電站的發電特點：①在發電側進行并網，而且電流是單方向的，不存在儲能系統；②輸出并入高壓電網(10KV,35KV)；③功率較大，兆瓦級及以上；④一般距離負荷中心較遠；⑤自動跟蹤或聚光電池一般都是用在此類電站；⑥太陽能光伏陣列的遮擋源主要為云、鳥的排泄物或積雪。

2.2 分布式太陽能發電系統

分布式太陽能光伏發電系統，又稱為分散式發電系統或分布式供能系統，是指靠近用電現場并且配置容量相對較小的太陽能發電系統，用來滿足特定用戶的需求，以及支持現存配電網的經濟運行[3]。

分布式太陽能得發電特點：①太陽能光伏電源處于用戶側，可以很大程度上減少對電網供電的依賴，進而減少了電能傳輸與分布的成本和損失；②充分發揮建筑物表面的優勢，有效減少太陽能光伏電站的占地面積；③與智能電網、微電網設計有有效接口，運行靈活，在適當的條件下還可以脫離市政電網獨立運行。

3 太陽能發電輸出特性

光伏電池的等效模型如圖3.1所示:

圖3.1 光伏電池的等效模型

其中，Ipv為光生電流，Id為等效二極管電流,Rp為并聯等效電阻(KΩ數量級)，Rs為串聯等效電阻(小于1Ω)，U為光伏電池輸出電壓(工作電壓)，I為光伏電池輸出電流(工作電流)，光伏電池的等效伏安特性表達式為：

(3-1)

其中，Io為二極管反向飽和漏電流(數量級為10-4A)，q為電子電荷量(1.6×10-19C)，A為二極管理想參數(當T=300K時，約為2.8)，K為玻爾茲曼常數(1.38×10-23J/K)，T為實際溫度。

4 戶用太陽能發電與市政電網聯合供電模式的特點

戶用太陽能發電與市政電網聯合供電模式一共有三種工作狀態：(1)當陽光充足，太陽能發電功率足夠滿足負載功耗時，此時單獨由太陽能發電端給負載供電，市政電網端部輸出能量；(2)當太陽光不充足時，太陽能發電功率不足以滿足負載的功率需求，但同時仍可以發出一部分電能，此時負載端優先使用太陽能發電端的電能，余下不足的部分再由市政電網端來進行補充；(3)當遇上陰雨天，太陽能系統不能發電時，此時負載單獨由市政電網端供電。而且在供電時，太陽能電網在任何情況下都不會有能量流向市政電網，只有當太陽能發電不能滿足負載的功耗時，市政電網作為補充供應，這種供電方式的主要特征是：(1)控制器中不包含任何類似蓄電池等儲能裝置，保證太陽能電網發電就地使用；(2)太陽能電網發電的使用，不會對市政電網的正常供電產生任何影響；(3)太陽能電網發電不會向市政電網提供能量，保證太陽能電網發電不向市政電網的功率流動；(4)太陽能電網發電作為優先電源，市政電網作為補充電源，保證太陽能電網發電高效、優先的使用；(5)不僅可以供給交流負載，還可以供給直流負載。

5 結束語

本文在對太陽能發電現狀以及目前幾種太陽能發電系統常用供電模式的研究基礎上，提出一種戶用太陽能發電與市政電網聯合供電模式。通過分析認為，戶用太陽能發電與市政電網聯合供電模式適用于中小型戶用用電系統，它大大降低了市政電網的用電負荷，減少了對不可再生能源的消耗以及對環境的破壞，隨著太陽能電網覆蓋面積的擴大，其開發的潛力也將越來越大。

[1] 朱震宇.國外太陽能光伏產業發展政策借鑒及啟示[J].中國市場,2016(13):76-78．

[2] 王偉，吳犇，金科．太陽能光伏/市電聯合供電系統[J]．電工技術學報，2015(10)．

[3] Matthis Brinkhaus,Dieter Jarosch,J?rg Kapischke．All year power supply with off-grid photovoltaic system and clean seasonal power storage[J]．Solar Energy．2014，85：2488-2496．

肖釩(1985.12-)，女，漢族，湖北黃岡人，助理工程師，大學本科，國網黃岡供電公司，電力系統市場優化與研究。

TM614

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1671-1602(2016)24-0018-01