分布式光伏发电在智能电网中的作用分析

分布式光伏发电在智能电网中的作用分析

张象露郭兴华李君

国网山西省电力公司大同供电公司山西大同037008

摘要：随着能源危机的日益严峻，可再生能源被大力发展并成为趋势，而光伏发电是其中的一种重要形式，本文主要介绍了分布式光伏发电的具体内容，再通过分析分布式光伏发电与智能电网的关系，其对智能电网的作用，探索智能电网内有效控制分布式光伏发电的具体措施和方法。

关键词：分布式；光伏发电；智能电网

分布式光伏发电与传统集中式模式不同，以分散的方式分布于配电网中，具有占地小、投资少、发电灵活、节能环保的特点，其应对高峰期负荷更加经济、有效，对集中式供电有很好的补充。随着智能电网成为电力行业研究的热点，分布式光伏发电接入智能电网成为其特征之一，分布式光伏发电的众多特点决定了其符合智能电网的发展需求。随着燃料结构的改变、负荷高峰期的变大，以及光伏发电的各种优势，分布式光伏发电在未来有着广泛的应用前景。

1.分布式光伏发电的概述及工作原理

1.1分布式光伏发电的概述

分布式发电最早出现于1978年美国公共事业管理政策法，其定义为分布在配电网或负荷附近的发电设施。分布式发电电源主要包括太阳能发电、风力发电、燃料电池等，发电规模普遍较小，且多靠近用户，可直接向符合供电，或根据用户需要近距离输出电能。与传统模式相比分布式发电具有独特性：可靠性、经济性、灵活性、环保性。分布式电源多采用中小型或微型电池组，操作方便，且相互独立，不易发生大规模供电事故。靠近用户，可直接就近向用户供电，节省了远距离运输带来的电力损耗；建设周期短，见效快，投资少，能够灵活配置各项资源。分布式电源多为可再生的清洁能源，更加绿色环保。

1.2光伏发电工作原理

光伏阵列转化得到的电能与所受的光照强度有关，光照强度随着季节、时刻的变化而变化，因此光伏发电输出功率不是恒定值。考虑到光伏发电系统中的蓄电池储电量不会很大，将其光照得到的电能经过逆变、变压后直接输给电网，而深夜时，由于电价低廉，电网对光伏发电系统充电，待到负荷高峰期发出，此时电价较高，用户可以从中得到收入，并且可以缓解电网的压力。

2分布式光伏发电智能电网中的作用

2.1分布式光伏发电对配电网的影响

光伏电力并入总电网，对配电网的影响，随着分布式光伏发电的发展和普及，现有近25%的居民用户装有一个屋顶光源电池，这一普及率在未来还会继续上升。负荷高峰时，光伏发电系统可以为负荷承担部分供电任务，或直接接入到智能电网中去。分布式光伏发电系统与总电网进行并网，能够有效稳定线路电压，增加电力供应能力。

2.2分布式光伏发电对系统节点电压及线路负载率的影响

分布式光伏发电系统，在接入系统后，并不会引起节点电压的大幅变化，总电网的电压能够保持稳定，但分布式光伏供电系统的加入能够有效缓解线路负载。尤其在用电高峰时，分布式光伏发电，通过自身的灵活性、经济性，为更多居民提供更稳定和便捷的电力服务。

2.3分布式光伏发电的削峰填谷作用

某地区7月份某日光照强度变化曲线和光伏阵列输出功率，分布式光伏电源并网后，势必会使原来的日负荷曲线发生变化。光伏阵列输出的功率与光照强度变化趋势一致，其发电高峰期在13：00至15：00，而负荷的用电高峰期在17：00

至20：00。光照产生的大部分功率与负荷高峰期错开，这部分功率直接供给电网，削峰作用并不明显。负荷用电低谷期出现在01：00至07：00，按峰谷电价算，此时的电价低廉，光伏发电系统中的蓄电池可以作为负荷用以存储部分电量，待到用电高峰期，由调度中心统一指挥放电，达到削峰填谷的目的。高峰期时的电价较高，折去充放电的转化效率，用户应从中获取部分利益，以刺激用户光伏并网的使用。

3智能电网技术在分布式光伏发电中的应用

3.1智能电网技术在分布式光伏发电中的应用

智能电网技术正处于高速发展时期，相关研究项目包括稳定和控制电网，分布式发电技术的创新与应用，电能质量与用电安全等多个方面。欧洲、日本、国等经济发达国家都对分布式光伏发电项目的创新和研发极为重视，在2009年欧盟明确提出智能电网技术与风电、太阳能发电等多项技术进行研究，并出现了专门的研究团队。还有法国、丹麦、日本等国，都将智能电网与大规模输电、分布式光伏发电等各种相应项目进行了研究。我国在“十一五”期间就已经提出了光伏电站系统的建设。经过多年的发展，对比全球光伏发电市场，我国光伏发电总量一直保持前列位置，2014年我国装机电量10.64吉瓦，居世界第一位，累计装机电量28.38吉瓦，居世界第二。

3.2分布式光伏发电与智能电网结合的必要性

分布式光伏发电能够灵活接入配电网，与总电网构成微网共网系统，既能够与主网进行配合，进行负载供电，又能够在与主网断开时运行孤岛模式进行自治。接入配电点系统后，可以保持自身发电和供电的独立性，甚至不参与自动发电控制。但分布式光伏发电电源并入总电网中，也需要新型的保护方案、智能检测仪表、电压控制措施等，对传统单向、放射性潮流配电系统进行改进。智能电网与传统电网区别明显，就在于其能够实现各项功能的有机融合和科学配置。通过支持分布式光伏供电系统接入电网系统，实现光伏发电的即发即用的智能控制。同时智能智能电网的虚拟电厂，能够将分布式电源与现有电力系统进行整合，有效吸引分布式电源参与负荷设备电力供应的需求，实现各项电能的有效调度和管理。

3.3基于功率管理系统的控制

基于电力电子耦合分布式电源提出的控制办法，采用了不同控制模块分别对有功、无功进行的控制，可以满足了微网的多种控制要求。在功率平衡的调整过程中，基于频率下垂特征的基础上，加入频率恢复算法，才能很高的满足对频率质量的要求。而针对分布式发电单元中无用功进行研究，提出了三种不用控制办法：防治预先设定的V-Q特性终端电压产生偏离，调整负载总线电压，分布式发电单元多接母线做出无功补偿。但在功率不可调整的分布式发电单元就无法应用这种调控方式。而且本次仅就基于电力电子技术的分布式光伏发电单元做出讨论，对其供电能力、控制都基于其所在位置的信号。

结论：分布式光伏发电系统并入智能电网可以对系统起到削峰填谷的作用，对电网的安全运行以及能源的充分利用发挥了重要作用。对低压配电网起到了提升电压，缓减压降的效果，降低了系统重载线路的负载率，且对系统的电压稳定性不会造成威胁。当然，分布式光伏发电系统并入智能电网也会带来一些负面问题需要解决，智能电网的发展以及光伏发电系统的并网还有很长的路需要走。

参考文献：

[1]吕新良，张旭，宋晓林.分布式光伏发电运行控制技术研究[J].陕西电力，2012（2）.

[2]王云钊，杨嵘春.光伏发电技术与建筑一体化的实际应用[J].陕西电力，2010（6）.

[3]刘振东，段秦刚，陈茜.光伏发电系统低电压穿越控制策略[J].陕西电力，2013（5）.