淺議光伏發(fā)電在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

何勤聯(lián)

【摘要】本文首先介紹了智能電網(wǎng)的概念，特征和發(fā)展重要性，然后介紹了太陽能光伏發(fā)電的概念，特點以及在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，并以分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為例闡述了光伏發(fā)電與智能電網(wǎng)結(jié)合的發(fā)展趨勢和廣泛前景。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；智能電網(wǎng)分布式光伏發(fā)電

中圖分類號：TM71 文獻標識碼A： 文章編號：1006-0278（2014）05-161-01

一、智能電網(wǎng)

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，智能電網(wǎng)已成為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的應(yīng)用，促進清潔能源的開發(fā)利用，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推動相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新，推動社會經(jīng)濟發(fā)展有著積極的意義。

智能電網(wǎng)，就是電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效的目標，其主要特征包括自愈、激勵、抵御攻擊、提供滿足用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場的優(yōu)化高效運行。

國家電網(wǎng)公司將智能電網(wǎng)定義為：智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的“統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)”。

智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，其重要意義體現(xiàn)在以下方面：1.具備強大的資源優(yōu)化配置能力。2.具備更高的安全穩(wěn)定運行水平。3.適應(yīng)并促進清潔能源發(fā)展。4.實現(xiàn)高度智能化的電網(wǎng)調(diào)度。5.實現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動。6.實現(xiàn)電網(wǎng)管理信息化和精益化。7.發(fā)揮電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的增值服務(wù)潛力。8.促進電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

二、太陽能光伏發(fā)電

太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器和逆變器等部件就形成了光伏發(fā)電系統(tǒng)。

與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：1.太陽能是可再生能源；2.安全可靠，無噪聲，無污染；3.不受資源分布地域的限制；4.無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；5.能源質(zhì)量高；6.建設(shè)周期短，獲取能源花費的時間短。

光伏發(fā)電的缺點則是：1.照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；2.獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。3.發(fā)電成本高；4.光伏板制造過程中不環(huán)保。

目前，光伏發(fā)電主要應(yīng)用在：1.為無電場合提供電源；2.已普及的日用太陽能電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈等各種燈具；3.并網(wǎng)發(fā)電。

三、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

以上簡單的介紹了智能電網(wǎng)與光伏發(fā)電的一些概念，支持大量分布式電源的合理接入正是智能電網(wǎng)的重要特征之一。它不但具備投資少，發(fā)電靈活，環(huán)境兼容的特點，還能完善和提高需求側(cè)響應(yīng)與管理功能，完全符合智能電網(wǎng)框架的發(fā)展要求。

作為一種重要的分布式電源，太陽能光伏發(fā)電正在從獨立系統(tǒng)朝大規(guī)模并網(wǎng)方向發(fā)展。由于光伏發(fā)電是一種間歇式電源，具有隨機性、間歇性和波動性的特點，這使得其并網(wǎng)容量被限制在一定范圍內(nèi)，這就在一定程度上限制了光伏發(fā)電大規(guī)模的應(yīng)用。智能電網(wǎng)的發(fā)展很好的解決了這個問題。對于單機容量小于100kW的光伏，其在配網(wǎng)低壓側(cè)（用戶側(cè)）并網(wǎng)，由并網(wǎng)控制器控制并網(wǎng)條件，當滿足并網(wǎng)條件時自動并網(wǎng)，反之則隨時脫網(wǎng)。對于發(fā)電容量在幾百瓦到幾千瓦的家庭用戶，可通過220V插座實現(xiàn)“即插即得”。智能電網(wǎng)的發(fā)展推動了社會各方利用光伏發(fā)電的主動性，提高了光伏發(fā)電的開發(fā)力度和使用效率。

目前應(yīng)用最為廣泛的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，是建在城市建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項目。該類項目必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶供電。如果沒有公共電網(wǎng)支撐，分布式系統(tǒng)就無法保證用戶的用電可靠性和用電質(zhì)量。但是，國內(nèi)電網(wǎng)目前不能滿足光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，所以我國將建設(shè)以“特高壓為核心”的智能電網(wǎng)，以解決光伏發(fā)電并網(wǎng)問題，促進新能源的利用。我國的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進的通信、信息和控制技術(shù)。構(gòu)建以信息化、自動化、數(shù)字化、互動化為特征的智能化電網(wǎng)。

目前，我國最大的地面并網(wǎng)型光伏電站——徐州協(xié)鑫20MW光伏電站正式投運。該電站采用多種跟蹤方式安裝光伏組件，并配有完善的計算機監(jiān)控設(shè)施。此項目填補我國大型并網(wǎng)光伏電站建設(shè)領(lǐng)域的多項工程與研究空白。為我國電力事業(yè)加速發(fā)展，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，促進節(jié)能減排，促進智能電網(wǎng)不斷建設(shè)提供了保障和科研依據(jù)。

四、國外分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的可借鑒經(jīng)驗

1.采取經(jīng)濟杠桿保證光伏發(fā)電裝機容量持續(xù)穩(wěn)定增長。德國可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電的補貼辦法，對于屋頂光伏和地面光伏等各類光伏發(fā)電的應(yīng)用模式發(fā)放補貼。

2.制定合理的分布式光伏發(fā)電管理方式，保證電網(wǎng)的安全運行。西班牙要求某一區(qū)域安裝的分布式電源的容量為該區(qū)域的峰值負荷的50%以下，盡量避免分布式電源反送電。

3.分布式電源的大規(guī)模發(fā)展，需要投入大量資金升級電網(wǎng)。目前，德國已經(jīng)開始采取一些間接措施來滿足分布式電源接入配電網(wǎng)的要求，如升級改造接入點的上級變壓器，重新配置饋線的電壓條件和控制設(shè)備等。

4.通過全社會分攤的方式來解決一部分分布式光伏發(fā)電接入引起的電網(wǎng)改造成本。

太陽能具有資源充足、分布廣泛、安全、清潔，技術(shù)可靠等優(yōu)點，將太陽能光伏發(fā)電融入到智能電網(wǎng)之中，增加智能電網(wǎng)的功能，智能電網(wǎng)其高速、可靠、經(jīng)濟、安全的電能輸送通道為光伏發(fā)電的電能輸送提供了較好的保障，其發(fā)展與應(yīng)用是相輔相成互相促進的。在國家政府的扶持下，它們的發(fā)展道路必將越行越遠。