分布式光伏發電與智能微網的發展分析

賈國征

摘 要：本文通過介紹分布式光伏發電、智能微網系統概念，對兩者的融合進行研究。通過介紹共網技術的開發、發展、具體應用實例，印證共網新技術的有效性。

【關鍵詞】分布式 光伏發電 智能微網 發展分析

1 分布式光伏發電概述

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

2 從分布式光伏發電到微電網

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

2.1 城市片區微電網

城市片區微電網的建立需要根據片區內居民小區、醫院、商場、辦公樓等設施的分布和數量進行的。在進行并網運行時，光伏發電供電不足時由大電網供電，光伏發電充足時，則直接就近供電。當大電網故障時，片區內進入“孤網”運行模式，保障基本的重要負荷穩定供電。城市片區微電網首先在國內經濟較發達的地區當先發展，如北京、上海、廣州等，用于解決大城市內人流眾多，用電需求巨大的問題。同時微電網也可以顯著提高當地供電服務質量，穩定供電電壓，尤其在用電高峰期時，能夠提供高質量的供電服務。城市片區微電網的發展應與本地經濟發展情況和結構相互結合，微電網是一種清潔、高效的發電、供電一體化服務技術，發展城市片區微電網有利于緩解當地的環境壓力，發展新能源。

2.2 偏遠地區微電網

偏遠地區相對封閉，與外網的接觸和交換都比較少，一般都是“自給自足”的狀態——通過當地微電網供電，當供電線路故障時，轉換備用電源整個供電系統。在這種情況下發展微電網，主要有兩種形式：企業微電網、農村微電網。我國農村、山區、草原等偏遠地區供電困難，電力需求相對較低，電力系統的構建成本較高，傳統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。發展微電網，可以有效利用微電網的靈活性，降低偏遠地區的供電成本。

3 分布式光伏發電與智能微網的融合發展

3.1 光伏微電網共網新技術

光伏微電網共網新技術，是指利用光伏微電網系統協調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，則優先使用光伏電力就近供電。共網將市政電網與光伏微電網系統進行連接，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，并不匯入供電網絡的饋電設備。

共網應用模式下，逆變裝置用于阻止光伏電力向市政電網的饋電，這一過程稱“零逆流”。“零逆流”并網系統，有效解決了電力系統供電過程中安全運行問題，降低系統損耗效率，進一步提高太陽能的使用效率。共網利用光伏應用模式，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進行連接，共同為負載供電，智能微網系統保證光伏電力優先使用，共網與并網的應用方式并不完全相同，共網應用更加安全，不將光伏電力向市政電網饋電，降低電能轉換和運輸的消耗，也避免了影響市政電網的正常運行。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

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

3.2.1 園區模式

光熱建筑一體化，在湘潭九華山工業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。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，發電效率較之前增加了10%。

太陽能冷熱電聯產，按照季節情況，對太陽能供熱系統進行調整，充分利用環境溫度，通過太陽能冷熱電聯產系統，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業，建造中國的光伏之都，并在全市內大型建筑、公共建筑、農業大棚，甚至滿足條件的住宅小區，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光伏站。這一項目通過采用光伏微電網共網新技術，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生的電能可以優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，保證了供電系統的可靠性。

參考文獻

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

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[3]王成山，李鵬.分布式發電、微網與智能配電網的發展與挑戰[J].電力系統自動化，2010（01）.

作者單位

陜西光伏產業有限公司 陜西省西安市 710075