分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究

【摘要】分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)運(yùn)行、安全、損耗和效率方面還存在著一些問題，這些問題制約著我國(guó)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的普及和發(fā)展。本文通過對(duì)白城分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究，提出一些改進(jìn)的原則和具體措施。

【關(guān)鍵詞】分布式；光伏發(fā)電系統(tǒng)；經(jīng)濟(jì)調(diào)度

光伏發(fā)電利用光生伏特效應(yīng)原理，通過太陽能電池將太陽光轉(zhuǎn)化為電能。而分布式光伏發(fā)電是通過分散的資源和規(guī)模較小的發(fā)電系統(tǒng)，通常接入的是小于66千伏甚至更低的電網(wǎng)。分布式光伏發(fā)電是采用光伏組件，把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。

1、分布式光伏發(fā)電的的特點(diǎn)

1.1分布式光伏發(fā)電的輸出功率小。分布式光伏發(fā)電通過模塊化的設(shè)計(jì)，可以使得發(fā)電規(guī)模自由調(diào)控，可以依據(jù)不同的場(chǎng)地進(jìn)行光伏容量系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。通常普通的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量都在數(shù)千瓦以下，這種很小的規(guī)模同集中式的電站相比起發(fā)電效率影響很小，所以經(jīng)濟(jì)的影響也小，小型分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的投資效益并不會(huì)很低。

1.2分布式光伏發(fā)電的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是污染很小，環(huán)保的效益非常明顯。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電的過程中，聽不到噪聲，不會(huì)對(duì)空氣與水產(chǎn)生各種污染。不過我們也需要重視分布式光伏發(fā)電同周邊城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，當(dāng)我們?cè)谑褂们鍧嵞茉磿r(shí)，必須考慮民眾對(duì)城市環(huán)境美感的關(guān)心。

2、白城分布式光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)調(diào)度分析

白城洮南市區(qū)域太陽能資源比較豐富，1981～2010年30年間平均太陽輻射量為5286.3MJ/m2（見圖1）。2011年間，洮南市太陽總輻射為5659.7MJ/m2，較常年值略多。經(jīng)訂正后，常年總輻射量為5198.7MJ/m2，按照氣象行標(biāo)QX/T89-2008g規(guī)定的太陽能資源豐富程度等級(jí)劃分，洮南屬于資源很豐富地區(qū)。洮南市全晟太陽能電力有限公司49.914MWP光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目，光伏電站安裝212000塊（寬992mm，長(zhǎng)1650mm）單塊組件容量為235Wp的多晶硅光伏發(fā)電組件，組件全面積光電轉(zhuǎn)換效率14.4%，通過66千伏系統(tǒng)接入白城電網(wǎng)發(fā)電。為了使分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效益達(dá)到最優(yōu)化，必須研究分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的合理經(jīng)濟(jì)調(diào)度。下文將在考慮洮南分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，探討如何規(guī)劃分布式光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題，從可靠性與經(jīng)濟(jì)性著手尋求有效利用的途徑。

2.1分布式光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的原則

我們?cè)谶M(jìn)行分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度的時(shí)候，一定要注重幾個(gè)原則才能做好經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

首先，必須正確處理白城電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)的關(guān)系。在對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度的時(shí)候必須重視安全問題。如果忽視這個(gè)因素，就會(huì)嚴(yán)重影響分布式光伏發(fā)電的使用，因此一定要做到安全和經(jīng)濟(jì)并重。

再者，合理安排白城電網(wǎng)的運(yùn)行方式。科學(xué)合理的電網(wǎng)運(yùn)行模式有助于提高生產(chǎn)和輸送效率，降低電網(wǎng)運(yùn)行中的損耗。當(dāng)我們確定分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行方式以后，可以進(jìn)行一段試運(yùn)行，在這個(gè)過程里我們要對(duì)光伏電網(wǎng)的運(yùn)行情況做出詳細(xì)的記錄和分析，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，然后針對(duì)問題做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)方案。

最后，需要加強(qiáng)對(duì)調(diào)度員的培訓(xùn)。電網(wǎng)的調(diào)度員必須具備很高的專業(yè)水平，此外還要擁有積極、認(rèn)真和負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。我們應(yīng)該持續(xù)對(duì)調(diào)度員進(jìn)行業(yè)務(wù)的培訓(xùn)，進(jìn)行多種事故的預(yù)演，增強(qiáng)調(diào)度員的反應(yīng)能力，使得他們能夠迅速高效的處理可能發(fā)生的各種問題，保證分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而改善經(jīng)濟(jì)效益。

2.2分布式光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)調(diào)度的策略與方法

分布式光伏發(fā)電經(jīng)濟(jì)調(diào)度首先需要進(jìn)行穩(wěn)態(tài)建模，再針對(duì)與白城電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和孤島運(yùn)行條件下，分別從系統(tǒng)運(yùn)行成本最低、系統(tǒng)環(huán)境效益最大和系統(tǒng)綜合效益最高三個(gè)層面建立系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)，全面考量系統(tǒng)運(yùn)行成本、環(huán)境治理費(fèi)用以及功率平衡約束、發(fā)電單位有功功率限制、蓄電池運(yùn)行約束等內(nèi)容，探討分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化管理模型和調(diào)度策略：

①穩(wěn)態(tài)建模。在掌握日照強(qiáng)度、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上可求出光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，計(jì)算公式為輸出功率=

其中D1、D2是推導(dǎo)中的簡(jiǎn)化參數(shù)，?U為條件變化時(shí)電壓的修正值，?I為條件變化時(shí)電流的修正值，exp為e為底的指數(shù)函數(shù)，ln為e為底的對(duì)數(shù)，Iscref為短路電流，Uocref為開路電壓，Umref為最大功率點(diǎn)電壓，Imref為最大功率點(diǎn)電流。

②目標(biāo)函數(shù)。系統(tǒng)運(yùn)行成本=發(fā)電單元燃料消耗成本+發(fā)電單元運(yùn)行管理成本+分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的交互成本+負(fù)荷停運(yùn)補(bǔ)償成本+發(fā)電單元折舊成本；系統(tǒng)污染物處理費(fèi)用=，其中i為發(fā)電單元編號(hào)，N為發(fā)電單元總個(gè)數(shù)，k為污染物類型，Ck為每千克污染物處理費(fèi)用，γik為i發(fā)電單元每千瓦電能污染物排放系數(shù)，PGi為i發(fā)電單元輸出功率，γgridk為大電網(wǎng)每千瓦電能污染物排放系數(shù)，Pgridt為電網(wǎng)輸出功率。發(fā)電總成本=系統(tǒng)運(yùn)行成本+污染物處理費(fèi)用。③約束條件。滿足功率平衡約束，發(fā)電單元有功功率在輸出功率下限和上限之間，蓄電池荷電狀態(tài)在下限與上限之間，蓄電池充放電電流也不能超出相應(yīng)的上限。④算例分析。根據(jù)某時(shí)段負(fù)載數(shù)據(jù)、太陽輻射數(shù)據(jù)計(jì)算太陽能輸出功率（光伏發(fā)電輸出功率曲線見圖2），根據(jù)負(fù)荷與光伏陣列輸出功率計(jì)算凈負(fù)載，根據(jù)凈負(fù)載正負(fù)情況比較不同運(yùn)行方式成本大小安排發(fā)電計(jì)劃，或選擇蓄電池充電，或向電網(wǎng)售電。

在發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度中，需要借助Visual C++軟件等手段編寫優(yōu)化調(diào)度程序，確定科學(xué)合理的調(diào)度策略和目標(biāo)函數(shù)，例如某時(shí)間段電網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)比分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低，因此需停止使用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，從電網(wǎng)供電，而另一時(shí)間段電網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)高于光伏發(fā)電系統(tǒng)成本，應(yīng)優(yōu)先使用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，無法滿足負(fù)荷需求時(shí)由大電網(wǎng)補(bǔ)充供電。由于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的污染物處理費(fèi)用很小，整體成本較低，一般情況下都可作為優(yōu)先使用的供電方式。

3、總結(jié)

綜上所述，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)白城的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著不可估量的作用，本文通過對(duì)白城洮南分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度研究，證明發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行方式與經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略對(duì)發(fā)電效益影響很大，需要通過建模和函數(shù)計(jì)算確定科學(xué)合理的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方式，以最大化發(fā)揮分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。