淺析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度研究

董云波 范瑞云

摘 ?要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的能源問題越來越嚴(yán)重，為了進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，解決資源短缺的問題，人們對(duì)可再生能源的重視程度越來越高。其中，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能利用是人們?nèi)粘Ｉ钪凶顝V泛使用的可再生能源，而對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度也受到政府和相關(guān)部門的高度重視。本文主要簡(jiǎn)單分析了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和存在的問題，對(duì)其系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度提出了相應(yīng)的解決方案。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電;微電網(wǎng)系統(tǒng);優(yōu)化調(diào)度

中圖分類號(hào)：TM615 ???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：1671-2064（2019）17-0000-00

我國(guó)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)目前還處于發(fā)展的初級(jí)階段，所以其系統(tǒng)體系目前還不夠完善，還存在著一系列的問題需要解決，并且對(duì)其微電網(wǎng)系統(tǒng)的理論研究還不夠完善成熟，還有很大的進(jìn)步空間，所以本文主要針對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，希望能夠促進(jìn)我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電在我國(guó)的發(fā)展與進(jìn)步。

風(fēng)光發(fā)電，顧名思義指的就是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電，是微電網(wǎng)系統(tǒng)中分布式發(fā)電的重要組成部分。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電是自然界中最常見的兩種可再生資源，具有清潔環(huán)保的作用，非常符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。將這兩種發(fā)電方式進(jìn)行結(jié)合能夠使資源得到更廣泛的利用，并且還能夠使微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到有效提高，從而促進(jìn)對(duì)可再生資源的利用，減少對(duì)不可再生資源的利用，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要是將風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電通過控制器等進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，是一種復(fù)合再生的能源發(fā)電系統(tǒng)。不僅能夠有效的減少儲(chǔ)能電池的容量，同時(shí)在一定程度上還能夠減少對(duì)備用電池的使用，工作過程中輸出非常穩(wěn)定，并且可靠性強(qiáng)，是應(yīng)用性非常強(qiáng)的一種發(fā)電系統(tǒng)。此外，還能夠使經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到有效的提升，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。目前風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，都取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

2 微電網(wǎng)中存在的問題

對(duì)于微電網(wǎng)分布式電源來說，與傳統(tǒng)的能源最不同的一點(diǎn)就是風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的能源都來源于自然界的能源，如何對(duì)自然能源進(jìn)行合理有限的利用是一項(xiàng)難度非常大的工作，這也是微電網(wǎng)系統(tǒng)中存在的最主要的問題。對(duì)于兩種資源來說，其風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的輸出都是通過改變負(fù)荷來進(jìn)行的，這一點(diǎn)對(duì)于操作來說存在一定的難度。并且在微電網(wǎng)系統(tǒng)中，二者安裝的位置不同就會(huì)導(dǎo)致使其獲得的能量也不同，其中對(duì)于風(fēng)力發(fā)電來說，受到風(fēng)速的嚴(yán)重限制，進(jìn)而影響著輸出的能量。而光伏發(fā)電則主要受太陽(yáng)光的照射強(qiáng)度所影響，將風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電結(jié)合起來組成微電網(wǎng)系統(tǒng)，就使其能量輸出受到兩個(gè)方面的嚴(yán)重限制，導(dǎo)致在能量輸出方面存在一定的波動(dòng)性。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)能源的要求越來越高，目前的微電網(wǎng)系統(tǒng)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，同時(shí)還不斷暴露其存在的問題。

對(duì)于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電來說，都受到太多自然因素的影響，可控性比較低，所以將二者結(jié)合起來會(huì)受到更多的因素影響，進(jìn)而使微電網(wǎng)的穩(wěn)定性遭受到嚴(yán)重的破壞，對(duì)分布式能源的輸出功率進(jìn)行管理以及了解微電網(wǎng)的功率特性是目前風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電最重要的任務(wù)。

為了減少功率輸出時(shí)對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，往往會(huì)在運(yùn)行的過程中增加儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，但是這使微電網(wǎng)的運(yùn)行成本大大提升，嚴(yán)重的影響了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在一定程度上限制了風(fēng)光互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。此外，還有一些國(guó)家和地區(qū)對(duì)微電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行提出了更高的要求，希望能夠采取一定的策略和措施使對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而使微電網(wǎng)能夠長(zhǎng)時(shí)間的高效率的運(yùn)行。

3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度

將風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合起來，能夠?qū)︼L(fēng)能和太陽(yáng)能有更加充分的利用，使二者之間進(jìn)行互補(bǔ)，從而保證能夠一直不斷的提供能量，從而克服風(fēng)光能量間歇性和隨機(jī)性的缺點(diǎn)。但是目前我國(guó)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)還存在著一系列的問題需要去解決，所以需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

3.1 直流母線風(fēng)光互補(bǔ)結(jié)構(gòu)

直流母線型微電網(wǎng)系統(tǒng)的主要特征就是其發(fā)電單元和儲(chǔ)能單元在工作的過程中都是通過DC/DC變換器和直流母線進(jìn)行連接的。對(duì)于交流母線則與直流有很大不同，其發(fā)電單元和儲(chǔ)能單元?jiǎng)t是通過AC/DC變換器連接到直流母線的。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)，光伏陣列和蓄電池風(fēng)都可以通過直流母線連接起來，即組成了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)，除了共用一條直流母線以外，還可以通過集中逆變的方式與電網(wǎng)或者負(fù)載連接起來，這樣在操作的過程中則會(huì)更加的輕松方便。對(duì)于直流母線風(fēng)光互補(bǔ)結(jié)構(gòu)來說，僅需要一個(gè)電壓逆變器，這就使操作的過程中不用考慮如何將多個(gè)微電源進(jìn)行同步，同時(shí)也極大的提升了系統(tǒng)的投資成本。但是除此以外，直流母線風(fēng)光互補(bǔ)結(jié)構(gòu)還存在著擴(kuò)展性不夠高的缺點(diǎn)，而且只有一個(gè)并網(wǎng)逆變器來運(yùn)行，系統(tǒng)容量不夠高，所以很難滿足目前我國(guó)電網(wǎng)智能化的發(fā)展需求。為了能夠進(jìn)一步的對(duì)直流母線風(fēng)光互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度優(yōu)化，就必須使其系統(tǒng)容量得到完善，并且提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性，這樣才能夠使直流母線風(fēng)光互補(bǔ)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)充分的發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，使風(fēng)光能源的利用效率得到極大地提高，使其能夠不斷的發(fā)展和進(jìn)步，能夠在生活中得以廣泛使用。

3.2 交流母線式微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

交流母線式微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與直流母線式微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同的是，后者中的各元件主要是通過DC/AC變換器連接到母線上的，而對(duì)于前者來說，可以直接連接到母線上，不需要通過變換器連接。還可以通過PPC接點(diǎn)與大電網(wǎng)進(jìn)行連接，并且通過互換兩種運(yùn)行模式就可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)的控制。

交流母線式風(fēng)光互補(bǔ)微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在工作運(yùn)行時(shí)，其輸出電壓和頻率都因?yàn)榻涣麟姷淖兓粩嗟淖兓?，需要通過變換器才能滿足負(fù)載需求的交流點(diǎn)輸入網(wǎng)。并且對(duì)于交流母線式的微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說，太陽(yáng)能電池陣列所輸出的直流電壓必須要經(jīng)過Boost電路，這樣才能夠?qū)⑵潆妷荷叩绞褂玫姆秶?，一旦電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，就可以借用逆變器來實(shí)現(xiàn)工頻電的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的一系列輸入操作。此外，交流母線式微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)所使用的電池大多都是鉛酸蓄電池，這種電池主要借助于功率的控制器實(shí)現(xiàn)電能的雙向流通，進(jìn)而使蓄電池能夠受到充電器的充放電管理。一般情況下不需要其他的復(fù)雜操作，但是一旦出現(xiàn)特殊情況，為了能夠保障系統(tǒng)的運(yùn)行航班，就必須對(duì)負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)。相比較于直流母線式微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來說，采用交流母線式的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠使其擴(kuò)展性不斷的提升，同時(shí)系統(tǒng)的容量也得到很大的進(jìn)步提升。最重要的就是操作運(yùn)行也相對(duì)比較靈活簡(jiǎn)單，能夠使系統(tǒng)的相關(guān)性能得到快速提升，一定程度上滿足用戶多樣化的要求。交流母線式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)只需要對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)運(yùn)行的流暢性以及智能化方面不斷地進(jìn)行完善，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)度的優(yōu)化，相比較直流母線式微電網(wǎng)系統(tǒng)來說，更加容易便捷。

3.3 其他優(yōu)化調(diào)度的因素

除了對(duì)直流和交流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完善以外，還需要對(duì)設(shè)備的維護(hù)使用，微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安裝，人才管理以及規(guī)章制度等方面都要不斷的進(jìn)完善。對(duì)于管理部門一定要制定更加完善的管理體系，并且還要不斷的引入技術(shù)性人才，不斷的對(duì)工作人員進(jìn)行培養(yǎng)，使技術(shù)人員的技術(shù)水平能夠不斷的得到進(jìn)步，保證整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)行下去。在對(duì)微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝的過程中，也要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理，對(duì)于其中存在的問題能夠及時(shí)的進(jìn)行解決。完善監(jiān)督管理體系，這樣能夠保證機(jī)器設(shè)備的正常運(yùn)行，能夠有效避免因?yàn)闄C(jī)器設(shè)備的問題對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的影響。此外，還需要不斷地完善管理制度，提高工作人員的責(zé)任心，保證整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)行，對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)行嚴(yán)格的把控。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠有效的解決我國(guó)目前的能源問題，通過對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化調(diào)度，能夠顯著的提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及質(zhì)量，最重要的還是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)資源的保護(hù)，對(duì)可再生資源的充分利用，這符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

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收稿日期：2019-07-31

作者簡(jiǎn)介：董云波（1986—），男，云南昆明人，本科，講師，研究方向：電氣工程。