光伏发电的微电网系统研究 苑垚凯

发表时间:2020/5/25   来源:《中国电业》2020年第3期   作者:苑垚凯
[导读] 光伏组件上光照时间的长短和强度都影响着光伏发电的效率,
        摘要:光伏组件上光照时间的长短和强度都影响着光伏发电的效率,导致发电功率具有随机波动性。随着光伏并网系统的增多,产生孤岛效应的概率也随之增加。微电网是一种将分布式电源、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置整合在一起的小型发配电系统,可以降低分布式电源并网时由于供电的不连续性而给配电网带来的不利影响,提高供电可靠性和电能质量。
       
        关键词:太阳能;光伏发电;微电网

        前言:太阳能具有可再生、清洁的特点,被应用到光伏发电中,能满足生产生活的部分需求。太阳能产品随处可见,例如太阳能电池板、太阳能路灯等,增加了电力的来源,保护了环境。在太阳能光伏发电技术中,微电网技术是核心科技,要加强自主创新。太阳能光伏发电在未来有着更广阔市场前景。

1、微电网的国内外发展现状
        目前,国际上已经有很多国家对微电网相关技术开展了较为深入的研究,并且很多国家建设了相关的实验示范系统,甚至有些已经投入了市场化运营。微电网的概念最早是由美国学者提出的,并对相关专题例如:组网方式、控制策略、能量管理技术、电能质量改善措施等进行了长期的研究。早在2003年,美国总统布什就提出了将信息技术、通信技术引入电力系统来实现电网的智能化,即实现“电网现代化”的目标。加拿大政府重点关注微电网技术在各类社区供能环节的应用,并启动了ICES研究计划,特别强调能源的集成利用和社区公共设施(交通、医疗、通信)之间的相互支撑。满足能源用户对电能质量的多样性要求、电力市场的需求以及电网的稳定和环保型的要求是欧洲对微电网的发展和研究的主要目的。目前,日本在微电网示范工程的建设方面处于世界领先水平,这与日本资源匮乏,能量紧缺有不可分割的关系。目前,中国的微电网的发展方兴未艾,很多高校、科研机构以及相关企业对微电网技术展开了积极的研究和探索。近年来在示范工程建设方面和理论研究实验室建设方面取得了一系列的成果。例如,国家973计划项目“分布式发电功能系统相关基础研究”就是由天津大学联合其他七家大学和电网公司一起承担的,在系统规划设计、运行控制、能量管理、建模仿真等方面取得了丰硕的研究成果。

2、光伏发电微电网技术系统的组成
        2.1太阳能电池组合方阵
        太阳能单体在发电时所产生电压和电流都比较小,很难满足使用需求。为了提高这类参数指标,要对单体采用串并联组合的方式,来形成太阳能电池的组件,根据一些调查资料显示,单体串并联以后形成的电池方阵功率会达到几瓦至几十瓦之间,多个太阳能电池方阵再进行组合安装组成组合方阵就可以满足使用要求,这就是太阳能发电系统的基础组成结构形式。组合方阵式的太阳能发电,在运用上实际运行效果非常好。在我国很多地方,都采用了这种方法来保证发电活动的开展。运用科技的发展离不开技术的支持,所以要加强科研投入力度,在现有基础上提升水平,将光伏发电运用到更广阔的领域。
        2.2储能蓄电池
        现今太阳能发电主要还是用于居民生活方面,光伏电站一般距离生活区会比较近,或者直接就位于生活区内,当遇到阴雨天气的时候,因为没有太阳照射,无法发电,就会严重影响到居民正常生活使用。为了解决面临问题,要发挥出储能蓄电池的储能作用,将直流电转化为化学能储存,为人们提供备用。所以在光伏发电系统中,储蓄电池是必不可少的,起着关键性作用。

当太阳能充足的时候,将多余电量进行储存,不足时时进行放电供给使用,为了防止出现供小于求的情况,蓄电池容量尽可能大,才可以储存更多电能,做到平稳供应。受到技术限制,现蓄电池的储能只能做到日常耗电的5-10倍。我国光伏发电系统使用的蓄电池基本都是铅酸蓄电池,还需要进一步开发新型储能蓄电池,提升储能水平。
        2.3充放电控制器
        蓄电池在充电和放电的过程中要进行控制,一定要做到合理使用,如果充放电次数过于频繁和过度充放电,会严重影响到电池的使用寿命。为此要建立一套完善的控制体系,也就是我们所说的充放电控制器。它的工作原理是通过检查蓄电池的即时电压值进行对比,来控制急充、均充、浮充和过充等过程,当达到标准时会自动停止充电和放电,起到保护的作用,储电池始终处于稳定状态之中。随着光伏发电系统容量的增加,对用电的安全和效率提出了更高的要求,要创新控制器设置理念,不但要具备保护和监测的功能,而且要更精密细微的控制,要和计算机技术紧密结合在一起,实现智能控制的目标。

3、太阳能电池和光伏发电技术的优势
        太阳能电池的工作原理是半导体的光伏效应,太阳光照射到电池上之后,光电二极管就会把太阳的光能变成电能。光伏发电优势:简捷性,方式比较简单,在最短时间内产生电能;无限性,太阳能是取之不竭、用之不尽的,是一种可再生资源;环保性,在经济快速发展的今天,政府和人们更加重视对环境保护,走可持续发展道路。光伏发电符合环保要求,过程中不会产生任何污染,和传统发电模式比较,有着明显的优势,实现绿色发电,是一种真正的清洁能源;成本低,利用太阳能进行规模化生产,建造、维修的成本比较低,只要掌握了先进技术,就可以扩大发电量,创造出巨大经济效益。而且太阳能光伏发电产生的电力可以通过并网技术与国家电网进行并网运行,通过并网逆变器实现电能的互联互通。,

4、光伏发电微电网技术的应用
        光伏发电微电网技术在众多领域都有着应用。随着我国城市建设水平不断提高,在一些基础设施中都可以见到此技术的运用,例如常见的有太阳能路灯、太阳能喷泉、太阳能电动汽车等,灯光点缀城市,城市变得更加美丽。而在一些农村和偏远地区,光伏发电微电网技术的应用更加广泛,主要表现在独立光伏电站、太阳能路灯、太阳能热水器等。在通信和工业领域更加如此,包括微波中继站、光缆通信系统、卫星通信及电视接受系统等,有些甚至有着不可替代的作用,例如在卫星及航天航空领域,太阳能帆板电池等。光伏发电建筑的应用,随着技术的成熟,光伏发电走进了寻常百姓家,为用电提供有力支持。光伏发电技术具有高效、无污染、利用效率高的特点,推动电力事业改革进程。

        结语:随着大规模光伏发电的快速发展,不仅给电力系统和电力企业的发展带来前景,同时也提高了人们保护环境的意识,为实现可持续发展奠定基础。因此,为了使大规模光伏发电能够广泛应用与发展,不断满足现代化建设的需求。因此,应该对光伏大规模发电系统进行深入研究,不断了解其电网系统以及电网造成的影响,并对其进行深入探究分析,培养相关专业的专家和学者,对这些负面影响进行消除,从而更好地利用新型能源,不断为人类社会做出贡献和发展。总的来说,大规模光伏发电是现代社会发展的趋势。因此,相关产业的专家和学者应该加快研究速度,努力排除发展光伏发电路上的负面影响和困难。不断为我国电力行业铺垫道路、做好基础,从而促进电力企业的快速发展。
               
参考文献:
[1]苟勇.太阳能光伏发电微电网技术探讨[J].国网技术学院学报,2017,20(03):32-34+39.
[2]王凯.太阳能光伏发电微电网技术探究[J].低碳世界,2018(12):72-73.
[3]曲珊珊.太阳能光伏微电网系统的运行与控制研究[D].山东大学,2017.
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