光伏发电在微电网中应用

刘伶林 张路

摘要：微电网是未来电力系统的发展趋势之一，是未来大型电网的有益补充，光伏发电具有清洁、可循环使用的特点，光伏发电必然在微电网中取得长远发展，本文在介绍光伏发电在微电网技术发展中的应用。

关键词：光伏；微电网；新能源

1、光伏发电

并网光伏发电系统和独立光伏发电系统是目前光伏发电系统中应用比较广泛的形式，独立光伏发电系统，也称离网光伏发电系统，在独立的光伏发电系统中一般都需要配置蓄电池来做为储能装置，通过配置蓄电池控制器来防止蓄电池过放和过充，独立光伏发电系统可以直接给直流负载供电，其结构主要包括光伏方阵、蓄电池组、控制器等，如是要给交流负载供电，除了上述部件外，还需要逆变器用于将直流转换为交流。

光伏并网发电系统光伏组件产生的直流电要经过并网逆变器转换为交流电后接入公共交流电网，光伏系统发出的电能优先给本地负荷供电，多余的电允许通过配电变压器向电网馈电。

2、微电网技术发展

微电网是分散的、规模较小的独立系统，借助现代化电力技术，将光伏发电、风力发电、燃气轮机、储能设备以及燃料电池等电源连在一起，直接给用户侧供电。对于电力用户来说，微电网提供的电力可以满足一定的需求，公共电网和微电网上的电能可以通过公共节点进行交换，两者互为备用，供电的可靠性得到一定程度的提高。

微电网是由许多分布式储能和分布式发电系统组成，这些系统共同给负载供电，上级网络与微电网之间通过断路器相连，从上级网络的角度看来，整个微电网是一个整体。微电网中的能源形势可以是风能、光能、微型燃气轮机以及柴油发电机，还可以是冷热电联产、热电联产或直接给用户提供热能和电能。因负荷需求等方面的一些不同，微电网结构会有些差别，但一些基本单元应该包括，主要有储能装置、微能源、负荷以及管理系统。

3、光伏发电系统在微电网中应用

3.1 分布式电源电网系统

光伏系统接入电网，国家电网公司规定，接入方式一般可采取用户侧的低压并网，具体如图1所示：

分布式电源结构中，除了光伏发电系统外，还可以有其它多种发电系统，例如风力发电、生物发电、沼气以及微型燃气轮机等；当电网正常工作时，位于系統中各支路的光伏系统优先供给本支路负载供电，多余的电允许可通过配电变压器向电网馈电。

光伏发电时，电流大小不稳定，影响公共电网系统的电压和频率，电网系统的可靠性、稳定性都无法得到保证，这是一种不合理、不经济的运行方式。

3.2 光伏发电微电网系统

光伏发电微电网是分布式电网结构的基础上进行了优化，解决了分布式电网运行的弊端，其结构如图2所示：

在该微电网系统结构中，能源由分布式电源提供，电网中电源和负荷的平衡由微电网的调度管理系统来实现，微电网系统的电源部分是由10KV高压电经变压器转变为低压的四条支路提供，，该系统仿真分析的日负荷曲线如图3所示：

从光伏发电微电网系统结构及日负荷曲线可以看出，该微电网具有调度管理系统，通过电力载波、以太网、光纤以及无线等通信方式，可以对下级微电网实现调度管理，还能依据负荷需求实时控制各电力系统的电力输出。依靠能量优化管理以及经济分析等方法，通过微电网各分布式电源之间的互补性，最终实现能源的合理充分利用。微电网系统中的光伏发电和其他发电系统一起为负荷供电，并确保和电网之间实现恒定的功率交换。当电网受到扰动或者发生故障时，智能断路器自动实现分离，确保微电网在孤岛模式下工作；其他储能装置或电源也可采用不同的控制方法来实现微电网的功率平衡。当出现电网崩溃时，通过微电网的自身调节，可实现能量供需平衡，最大程度降低损失，确保系统的高效、稳定、安全运行。

4、光伏发电在微电网系统中应用特点

光伏发电系统可在微电网中得到很好的应用，和其他能源相比，它具有以下几个优势：

1）太阳能为可持续能源，无需消耗燃料，可循环利用，只要有太阳辐照，就可以保证较为稳定的功率输出；在出现外网停电时，光伏发电可持续有功率输出，微电网切换到孤网独立运行模式，不间断给一些重要用户供电，还能够为公共电网快速恢复提供能源；

2）太阳能为清洁能源，无污染排放、安全可靠，光伏系统可在屋面上建设，成本低，建设周期短；

3）微电网具有调度管理功能，各单元可实现用电负荷的功率平衡，确保系统更高效、稳定、安全运行。

参考文献

[1]何明琼 徐静等 太阳能光伏发电的现状及前景 水电能源科学 2011年第12期

[2]赵斌 微电网关键技术研究 电工技术 2015年第09月

[3]王宁 刘敬 微电网继电保护的研究与应用 工业B 2015年第02月

（作者单位：珠海兴业新能源科技有限公司）