關于新能源光伏發電技術的一些探討思考

白鴿

中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司 北京 100024

過去10 余年，我國的光伏產業規模快速擴張，商用技術屢破世界紀錄，一舉發展成為具有全產業鏈領先優勢的科技產業。據麥肯錫咨詢公司的一項研究顯示，光伏產業是我國領先世界且具有極大競爭優勢的產業之一。但與此同時，相對于先進國家，我國光伏產業在部分領域仍有不足，需要進一步找差距、補短板，繼續鞏固和提升我國光伏產業的國際領先地位。

1 光伏發電的發展現狀

自2008 年大型光伏電站特許權招標政策在我國開始實施，一直到2011 年光伏電站上網優惠電價政策的出臺，這些政策為我國在光資源充足、建設面積約束性小的西部地區建造規模化大型地面光伏電站提供了有利支撐，從而也確立了大規模光伏電站在光伏市場中的主體地位。分布式光伏主要是在我國東部地區逐步發展起來的，其真正的規模化應用則是從2009 年“金太陽示范工程”和“光電建筑應用”的實施開始。經過連續5 年的發展，截至2014年底，我國分布式光伏發電系統(包括離網光伏)的累計裝機量為5GW，僅占全國光伏發電系統累計裝機量的17．62%。

隨著西部地區土地資源日趨緊張，用電負荷低、消納能力差導致棄光限電問題凸顯，再加上光伏發電具有波動性，不利于大規模輸送，因此，國家能源局于2013 年調整了光伏發展戰略，著力發展分布式光伏，提出“到2020 年分布式光伏裝機量達100GW，裝機量占比達56%”的目標，預計將超過大型地面光伏電站[1]。

2 光伏發電技術

有關人員還重點研究了太陽能光伏陣列和電池儲能系統（BESS）等可再生能源型電力系統在低壓電網中提供電壓支持的能力，以及在孤島型微電網中提供電壓和頻率支持的能力。除此之外，還研究了利用太陽能光伏在MPPT 中的作用來提供有功和無功（即非有功）功率控制，以及用于電網連接模式的電池儲能系統。在Matlab/Simulink 軟件中得到的仿真結果清楚地證明了所提出的控制方法的有效性。微電網是分布式發電機或微資源、儲能裝置和負載的集合，它們作為一個獨立的可控制系統運行，能夠向服務區域提供電力和熱量。集成在微電網中的微資源由不到100 千瓦的小型裝置組成，并配有電力電子（PE）接口。最常見的資源是太陽能光伏（PV）、燃料電池（FC）或以配電電壓水平連接的微型渦輪機。當有充足的太陽輻照度時，微電網頻率控制所需的有功功率小于MPP 時太陽能光伏發電機產生的有功功率，即pfcontrolppvmpp，同時電池的SOC 為20%，電池將不能再放電[2]。

3 光伏發展技術的前景

近年來，除戶用系統外，多數分布式光伏發電系統均建在有一定用電負荷的工商業園區內，通常利用工業廠房屋頂或園區內的空地搭建，裝機量從kW 級到MW 級不等。但由于光伏發電系統夜間不能發電，且其隨氣候變化的波動性較強，因此，其不能保障持續可靠的電力輸出。若為分布式光伏發電系統配備一定容量的儲能，不僅可在夜間為園區提供電能，減少從外部電網購電的比例，還能減少白天光伏發電系統的波動問題，可根據用電負荷實際情況進行削峰填谷，提高“自發自用”電量的比例，提高項目投資收益率。此外，利用太陽能的熱效應，增加集熱、換熱和儲熱系統，實現光伏發電、供熱一體化，也是提高項目投資收益的有效途徑。在配備儲能設備的分布式光伏發電系統中，若光伏發電系統的發電能力大于所需的用電負荷，也可積極參與市場化交易，利用峰谷電價差進行盈利。表1 為各類資源區電價表，由表1 可知，在光伏時段電價中，Ⅲ類資源區的企業日常用電成本最高，一般工商業用電價格為0．8739 元/kWh，大工業用電價格為0．7572 元/kWh；Ⅱ類資源區的一般工商業峰谷電價差最高，為0．7070 元/kWh，Ⅲ類資源區的大工業峰谷電價差最高，為0．6385 元/kWh。由于一般工商業的用電價格較高，故采用此類峰谷電價更適合套利。經測算，目前增加儲能的光伏發電系統所投入的運營成本正在以每年15%的速度下降。因此，高效率、低成本的儲能將是未來分布式光伏實現平價上網的重大推動因素[3]。

表1 各類資源區電價表

4 結語

將分布式發電與配電網運行相互連接，就相當于在配電網運行期間嵌入分布式電源；而將微電網與配電網運行相互連接，就相當于電力系統之間能夠形成互聯并列運行。微電網技術與分布式電源的結合，可促使分布式電源接入的靈活性、智能性得到最大程度地激發，為各種分布式電源的并網運行提供最直接的接口。這可以說是分布式電源效能非常關鍵的運行方式。基于分布式電源與微電網技術進行延伸和開發，可將可再生能源與其進行對接，讓負荷呈現多樣化，從而可以更好地保證配電網安全、可靠地運行。