關于新能源光伏發(fā)電技術的一些探討思考

白鴿

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

1 光伏發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)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(yōu)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(qū)建造規(guī)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(guī)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(qū)逐步發(fā)展起來的，其真正的規(guī)?；瘧脛t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(xù)5 年的發(fā)展，截至2014年底，我國分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)(包括離網光伏)的累計裝機量為5GW，僅占全國光伏發(fā)電系統(tǒng)累計裝機量的17．62%。

隨著西部地區(qū)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(fā)電具有波動性，不利于大規(guī)模輸送，因此，國家能源局于2013 年調整了光伏發(fā)展戰(zhàn)略，著力發(fā)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(fā)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(tǒng)（BESS）等可再生能源型電力系統(tǒng)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(tǒng)。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(fā)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(tǒng)運行，能夠向服務區(qū)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(fā)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(fā)展技術的前景

近年來，除戶用系統(tǒng)外，多數分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)均建在有一定用電負荷的工商業(yè)園區(qū)內，通常利用工業(yè)廠房屋頂或園區(qū)內的空地搭建，裝機量從kW 級到MW 級不等。但由于光伏發(fā)電系統(tǒng)夜間不能發(fā)電，且其隨氣候變化的波動性較強，因此，其不能保障持續(xù)可靠的電力輸出。若為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)配備一定容量的儲能，不僅可在夜間為園區(qū)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(fā)電系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)，實現(xiàn)光伏發(fā)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(fā)電系統(tǒng)中，若光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)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(qū)電價表，由表1 可知，在光伏時段電價中，Ⅲ類資源區(qū)的企業(yè)日常用電成本最高，一般工商業(yè)用電價格為0．8739 元/kWh，大工業(yè)用電價格為0．7572 元/kWh；Ⅱ類資源區(qū)的一般工商業(yè)峰谷電價差最高，為0．7070 元/kWh，Ⅲ類資源區(qū)的大工業(yè)峰谷電價差最高，為0．6385 元/kWh。由于一般工商業(yè)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(fā)電系統(tǒng)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(xiàn)平價上網的重大推動因素[3]。

表1 各類資源區(qū)電價表

4 結語

將分布式發(fā)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(tǒng)之間能夠形成互聯(lián)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(fā)，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(fā)，可將可再生能源與其進行對接，讓負荷呈現(xiàn)多樣化，從而可以更好地保證配電網安全、可靠地運行。