光伏儲能電網經濟運行的優化設計

陳 其 高忠旭 施海峰 顧華東

（國網浙江海寧市供電有限公司，浙江 海寧 314400）

分布式發電在當前的環境中是非常新型的，考慮到其對于資源的整合利用以及轉化效率的可靠性和質量都非常高，同時還能在很大程度上滿足不同環境對于用電的需求，因此在日常的建設中得到了很廣泛的運用。但是由于這種發電模式在工作運行中也會存在一些問題，比如控制模式在操作性上非常復雜，同時成本投入也會相對比較高，技術基礎在發展方面還不太成熟，在并網的過程階段，其還會對整個系統的電壓以及電流頻率等特性產生一定的沖擊，因此，光伏發電所帶來的一些負面結果，嚴重影響到了其實際的運用特性。微網技術的全面發展，為解決這其中所存在的根本性問題提供了有效的方法以及途徑，本文對此展開了相應的介紹。

1 光伏儲能微電網運行模型分析

一般光伏儲能微電網的發展與成本投入有關，通過對這些運行模式進行合理的運營計劃和更改制定，不僅僅可以減少整個系統在投資上的成本，它還可以降低使用設備的更換頻率。下文對光伏微電網優化模型進行了設計分析，以研究最優電網經濟運行效益為主要目標。

1.1 光伏儲能微電網系統構成分析

現今光伏儲能微電網系統的整體組成包含發電、配電、蓄電以及逆變器等幾個部分，同時負載也是其主要的組成分支。發電和蓄電模塊會分別對逆變器進行接通，然后再經過一些導線的連接和變壓，通過這樣來流到系統的配電網絡上。這種電網系統的組成結構，可以實現電能從光伏模塊轉移到公共的光伏發電負載模塊，同時也能夠實現蓄電和公共電網之間在能量方面的雙向流動效果。如果系統處于離網運行模式，在公網離線時，就可以利用光伏發電在充足的陽光下為其提供電能量，并通過向負載供電將剩余的能量儲存在整個電池組中。如果室外日照不足，則可利用光伏和電池結構為負載供電，以保持負載設備的正常運行。如果系統的運行方式接入電網，公共電網可以為電池和其他負荷同時供電，也可以將剩余電池出售給電網，以獲得一定的經濟效益。從整體上來看，在高峰時期，可以利用光伏發電模塊來為公共配網提供一定的負載供電，這在經濟效益方面表現非常良好。

1.2 系統組成單元的基本特性

整個系統單元的組成包括電池板、蓄電池、逆變器三個部分。對于電池板而言，其工作原理在于利用光電的復合效應來間接地把太陽輻射轉換成一定的電量形式，然后再傳輸到穩定的發電裝置上。電池板輸出功率的水平與其自制材料和受熱面積等方面有直接的關系，在相同的光照強度條件下，電池板的短路電流基本上會維持穩定的數值，但此時的開路電壓就會隨著溫度的升高而出現一定程度的下降，因此，從這樣可以得出結論：光伏電池的輸出功率與光照強度成一定的正比關系，同時還與其所受到的溫度面積呈一定的負比例關系。對于蓄電池而言，其是整個微網運行系統最常見的儲能單元，在微網的系統建設上使用非常廣泛。對于蓄電池的組成結構而言，其不僅可以抑制光伏在表現工作故障時的一些缺陷，同時還可以確保整個供電系統對于輸電能力的水平有著穩定的保障。對于逆變器的組成結構，由于與蓄電池的結構上有相似的特征，因此所接入的電流形式均為直流電流。常見的直流電流的工作接入無法與交流進行直接的搭建，這樣就可以借助逆變器的輔助功能來保障直流和交流的連接可以有良好的效果。在對逆變器的組成結構進行配置時，主要考慮其輸出的功率和整機的效率等方面的參數，通過這樣來把控逆變器在轉變方面的實際效果。

2 光伏儲能微電經濟運行的設計優化案例

本文通過對某工程的示范實例進行結合，對其中的發電系統以及控制管理系統的方案設計進行了一定的介紹和分析。

2.1 整體的方案設計

在開展設計工作時，主要采用的是并網式的設計理念。已知某節能單元樓住樓的負荷為65 000 W，由于需要考慮其設計的余量，因此，在微電網的規劃設計中要使其容量足夠大。再根據實際電網運行情況，對剩余余量進行詳細的劃分，可以將其分解為四個相同的并網發電工作單元，每一個單元都通過逆變器來接入到一定的交流電網系統上。

2.2 發電系統的設計

光伏電池的發電主要采用多晶硅為材料來進行發電，這種電池在日常工作時所表現的共組和開路電壓是不同的，因此，在輸出的電壓范圍上水平也不太相同。在對每一個電池組列進行串聯并網設計時，需要把相同的電池組列串聯到一起來進行分析。對于一個電池組的串聯系統而言，其需要配備四個并列的電池組結構。對于整個系統的并聯效果而言，其成為四個并網系列單元工作效果的組合。

2.3 儲能系統設計

在對整棟建筑樓進行電能供應時，必須考慮電能供應的可靠和輸電穩定性，一般所采用的輸電方式為光伏和儲能相混合使用的一種方法。從整體上來看，就是在整棟建筑樓供電正常的情況下，通過借助光伏發電來為整棟樓房進行額外的負荷電能供應，一旦整棟樓出現斷電的故障，那么此時就可以轉變為儲能系統來為整棟樓進行其他的電能供應。

2.4 系統運行說明

在整棟樓的供電處于運行狀態時，系統的工作模式為并網的工作狀態。對于與電能相接且主要的運行過程表現為：與并網控制系統的檢測控制系統發揮著自身的檢測功能，同時與電能的相應開關連接起到了一種輔助連接的作用。如果此時對應的檢測設備處于正常的工作檢測范圍，那么并網的開關就會自動閉合。光伏逆變器如果處于市電工作的正常狀態，此時一般會借助相應的參數設定來為光伏的其他輔助系統進行操作，通過這樣來保證這些輔助設備的正常運行，來為額外的負載來供電。當系統處在并網運行模式時，PCS 的狀態將會設定為充電狀態。

3 結語

一般情況下，光伏儲能微電網是可以實現分布式光伏發電，并實現與電網并網運行工作，突顯出智能微網能量優化調度控制的效能。