集聚太陽的能量
——省公司分布式光伏發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制項(xiàng)目探析

文 Article_宋立新

屋頂太陽能發(fā)電裝置

也許你曾看過無數(shù)憧憬未來生活的科幻電影，但可能未曾想過，在自家的屋頂建一座小型太陽能發(fā)電廠，發(fā)的電不僅夠自己用，多余的還可以并入電網(wǎng)而從中受益，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，自家所發(fā)電能還可以滿足供電可靠性方面的需求。實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想的關(guān)鍵在于一種叫做“分布式光伏發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制”的技術(shù)。

徐云天忙卸掉硬盤藏起來。一會(huì)兒徐河進(jìn)來，要開電腦，徐云天說電腦壞好長(zhǎng)時(shí)間了。徐河冷笑一聲，將兒子推到一邊，鼓搗一會(huì)兒，確信電腦不能用才作罷，狐疑地撂下一句：“你有精力的話，多干點(diǎn)正事。”

目前，在國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的大格局中，省電力公司正在開展此項(xiàng)技術(shù)試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，規(guī)劃建設(shè)方案已通過評(píng)審。不久的將來，上述如科幻影片一樣的情節(jié)即將走進(jìn)你的現(xiàn)實(shí)生活。

光伏發(fā)電的喜與憂

太陽能是取之不盡、用之不竭的能源。為促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以光伏發(fā)電為主的太陽能利用快速興起。光伏發(fā)電機(jī)組是一種特殊的發(fā)電設(shè)備，從環(huán)境保護(hù)和可再生能源利用的角度考慮，擴(kuò)大光伏發(fā)電的規(guī)模十分必要。同時(shí)，在用電側(cè)就近利用分布式光伏電源，是大電網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸電能的有效補(bǔ)充。

但是，光伏發(fā)電本身具有不同于常規(guī)電源的隨機(jī)性和間歇性特點(diǎn)，使得其并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量和安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成一定的威脅。一方面，光伏功率的注入改變了局部電網(wǎng)的潮流分布，對(duì)局部電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性有很大影響，限制了光伏發(fā)電接入系統(tǒng)的方式和規(guī)模。另一方面，光伏發(fā)電的原動(dòng)力可控性不強(qiáng)，是否處于發(fā)電狀態(tài)以及出力的大小受限于大氣狀況和光伏系統(tǒng)的性能，日出日落以及天氣陰晴等因素，會(huì)直接導(dǎo)致光伏發(fā)電的出力產(chǎn)生波動(dòng)性和間歇性。從電網(wǎng)的角度看，并網(wǎng)運(yùn)行的光伏發(fā)電相當(dāng)于一個(gè)具有隨機(jī)性的擾動(dòng)源，隨時(shí)可能對(duì)電網(wǎng)的可靠運(yùn)行造成影響。

在智能電網(wǎng)技術(shù)研究中，國(guó)家電網(wǎng)公司啟動(dòng)了分布式光伏發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制項(xiàng)目，研究分布式光伏電源對(duì)配網(wǎng)的影響，掌握分布式發(fā)電、儲(chǔ)能接入與微網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)，積累微網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我省太陽能平均年日照數(shù)為2113小時(shí)，太陽能資源年理論儲(chǔ)量每平方米1315千瓦時(shí)，每年每平方米地表吸收的太陽能相當(dāng)于162千克標(biāo)準(zhǔn)煤熱量。

近兩年，國(guó)家電網(wǎng)公司作出了發(fā)展堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的部署。在業(yè)界，智能電網(wǎng)被稱為“電網(wǎng)2.0”。與傳統(tǒng)的電網(wǎng)相比，其看起來更像因特網(wǎng)，可以接入大量的分布式清潔能源，并整合利用電網(wǎng)的各種信息，進(jìn)行深入分析和優(yōu)化，對(duì)電網(wǎng)更完整和深入地洞察，使整個(gè)智能電網(wǎng)“生態(tài)系統(tǒng)”更好地實(shí)時(shí)決策。

省公司試點(diǎn)研究起步

難道真的是杜朗嗎？一個(gè)被刺穿心臟，火化之后的人，真能回來嗎？羅恬不敢再想下去了，無邊的恐懼讓她渾身冰涼。

⑤⑥⑨⑩?Hoffmann － Riem，Grundlagen des Verwaltungsrechts，Bd．I，Muechen 2006．§19，Rn．114．

分布式光伏發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制項(xiàng)目是國(guó)家電網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)第二批試點(diǎn)項(xiàng)目之一。在實(shí)施過程中，省公司被選為試點(diǎn)，重點(diǎn)結(jié)合河南財(cái)政稅務(wù)高等專科學(xué)校（河南財(cái)專）光伏發(fā)電示范工程開展技術(shù)研究。

醫(yī)院要加強(qiáng)與當(dāng)?shù)亟煌ü芾聿块T的溝通合作，在早晚車流高峰期由交通管理部門派交警在醫(yī)院外圍道路進(jìn)行交通疏導(dǎo)和指揮，加大對(duì)醫(yī)院周圍違章停車等行為的處理，通過警察執(zhí)法的權(quán)威性來保障醫(yī)院區(qū)域交通秩序的持續(xù)穩(wěn)定。

河南財(cái)專微網(wǎng)中具有相對(duì)完備的小型電力系統(tǒng)的基本內(nèi)容，包括光伏電源、儲(chǔ)能電源、用電負(fù)荷、控制單元和保護(hù)單元等。由光伏、儲(chǔ)能和用電負(fù)荷組成微網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)從并網(wǎng)到離網(wǎng)、從離網(wǎng)到并網(wǎng)的平滑過渡。

針對(duì)河南財(cái)專光伏發(fā)電工程，項(xiàng)目組將采用分布式發(fā)電、儲(chǔ)能接入與微網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)，研究分布式光伏電源對(duì)配網(wǎng)規(guī)劃、網(wǎng)損、潮流、電能質(zhì)量、繼電保護(hù)等方面的影響，并將建設(shè)200千瓦時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)和配套微網(wǎng)控制系統(tǒng)。

河南財(cái)專位于鄭州市郊區(qū)，總建筑面積34萬余平方米，符合利用太陽能光伏發(fā)電的總建筑面積近16萬平方米。經(jīng)實(shí)地測(cè)量，可開展太陽能屋頂利用面積超過4.3萬平方米，屋頂開闊平坦，坡度小于3%，且無雜物堆積和其他設(shè)備存放，光伏發(fā)電裝機(jī)容量最大峰值可達(dá)2兆瓦，一期項(xiàng)目裝機(jī)0.511兆瓦。

為促進(jìn)光伏發(fā)電這一戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，去年國(guó)家啟動(dòng)了“金太陽”示范工程，省政府積極響應(yīng)號(hào)召，已批復(fù)示范工程（用戶側(cè)并網(wǎng)光伏發(fā)電項(xiàng)目）33項(xiàng)，容量共計(jì)21.49兆瓦，河南財(cái)專光伏發(fā)電工程是其中之一。

希望將在此變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

省公司分布式光伏發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制項(xiàng)目承載著我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的希望。該項(xiàng)目將成為國(guó)內(nèi)首個(gè)完整實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、分布式發(fā)電接入微網(wǎng)控制、間歇性能源發(fā)電預(yù)測(cè)、功率分配調(diào)度與發(fā)電控制、電能平衡和負(fù)載控制的應(yīng)用平臺(tái)，為分布式電源發(fā)展提供規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)。

微網(wǎng)作為分布式發(fā)電設(shè)備接入和管理的一種有效形式，可從根本上改變傳統(tǒng)的應(yīng)對(duì)負(fù)荷增長(zhǎng)的方式。項(xiàng)目組將在河南財(cái)專建立起一套微網(wǎng)，供電范圍為7棟宿舍樓和學(xué)生食堂。

根據(jù)我省的環(huán)境條件，項(xiàng)目組初步判定將來太陽能發(fā)電主要以屋頂并網(wǎng)發(fā)電為主，接入系統(tǒng)的方式主要為分布式電源接入配電網(wǎng)方式。據(jù)預(yù)測(cè)，我省總計(jì)可用于光伏發(fā)電的屋頂面積達(dá)20億平方米，建筑物南立面墻近2.5億平方米，預(yù)計(jì)可裝機(jī)容量超過400萬千瓦。

按照設(shè)計(jì)原則，當(dāng)微網(wǎng)內(nèi)的光伏發(fā)電大于負(fù)荷需求時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)將多余光伏發(fā)電存儲(chǔ)，盡量減少光伏發(fā)電向系統(tǒng)的上一層穿透。在用電高峰期，儲(chǔ)能系統(tǒng)向微網(wǎng)中的負(fù)荷供電，在用電低谷期，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以自動(dòng)蓄能充電。

目前，有關(guān)厚萼凌霄的研究大多集中在園林綠化、藥用價(jià)值和栽培技術(shù)等方面[5-6]，有關(guān)厚萼凌霄生理學(xué)特性的研究還處于起步階段[7]，尚未見到有關(guān)厚萼凌霄種子對(duì)鹽堿脅迫響應(yīng)方面的研究成果。本實(shí)驗(yàn)旨在通過不同濃度的海水對(duì)厚萼凌霄種子的鹽脅迫的研究，觀察厚萼凌霄種子萌發(fā)的情況，探究厚萼凌霄種子對(duì)鹽堿土地的耐受能力，為探索在鹽堿地、鹽漬化土壤中種植厚萼凌霄的科學(xué)方法，充分利用其綠化價(jià)值提供理論依據(jù)。

儲(chǔ)能系統(tǒng)的另一個(gè)功能是應(yīng)對(duì)大電網(wǎng)停止供電等突發(fā)情況。項(xiàng)目組在方案設(shè)計(jì)中設(shè)定了一種狀況——在夜間無光伏發(fā)電且出現(xiàn)大電網(wǎng)停止供電。這時(shí)，保證河南財(cái)專學(xué)生宿舍照明是關(guān)鍵。

該校共有1100間宿舍，每間宿舍照明負(fù)荷為40瓦，那么總照明負(fù)荷約為45千瓦。需要應(yīng)急照明時(shí)段按從18時(shí)到23時(shí)計(jì)算，再綜合考慮其他因素，儲(chǔ)能系統(tǒng)則需儲(chǔ)備200千瓦時(shí)電能，因此建設(shè)200千瓦時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)完全可以應(yīng)對(duì)上述突發(fā)情況。

近日，省公司分布式光伏發(fā)電及微網(wǎng)運(yùn)行控制試點(diǎn)工程技術(shù)方案順利通過國(guó)家電網(wǎng)公司評(píng)審，即將進(jìn)入實(shí)施階段。到明年下半年，項(xiàng)目組將以河南財(cái)專光伏發(fā)電示范工程為依托，全面完成相關(guān)技術(shù)研究，屆時(shí)，該項(xiàng)目所承載的希望將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。