智能光伏微电网的特点

2014-3-31 09:37|编辑:电工学习网|查看:6464|评论: 0

　　微电网，又称微网，是相对传统大电网的一个概念，它是指多个分布式电源、负载、储能系统和控制装置按照一定的拓扑结构组成的电力网络。在微电网内部，电源和负荷能够基本匹配，并能够实现自我控制、保护和管理，可以孤立运行，同时，也可以与外部电网并网运行。

　　由于微电网的概念是将发电系统即电源与负荷置于同一个区域内，因此，特别适合光伏发电等能量密度较低的新能源进行分布式发电。同时，微网内部采取多种电源形式的高可靠供给，可以完全克服光伏发电不稳定的弱点，充分促进光伏发电及其它可再生能源的大规模接入，有利于促进传统电网向智能电网的过渡。

　　智能光伏微电网指的是，采用光伏发电作为白天的主要供电电源，同时利用其它能够与光伏互补的各种可再生能源的同时接入来满足不同气候条件下的电力供应，并利用储能系统和包括微型燃气轮机等清洁能源作为供电的调节手段，通过先进的自动控制技术和信息网络技术实现网内的智能控制和网间的远程调度，保障在负荷与电源发生变化时的供电稳定性。总结出十六字方针，就是“光伏为主、多能互补、发储结合、智能调控”。

　　智能光伏微电网的特点主要有以下四点：

　　1）多种新能源的结合

　　由于光伏发电仅能够在白天天气较好的情况下进行供电，即便与主干网相连，当光伏发电的容量增大，在某一地的局部对当地电网有可能形成较大的冲击。因此，在一个微电网的范围内采取多种形式的新能源相结合，是缓和光伏发电的波动性、稳定电力的必要手段。

　　能够作为微电网的电源的其它可再生能源有如下几种：

　　微型风力发电。主要是微风风力发电，在风力条件能够满足发电的条件下，可以作为光伏发电的补充。微风电站适合风力条件满足的村镇和高层建筑。

　　小型水力电站。指在有条件的村镇附近，可采用小型水电站或抽水蓄能电站的方式，作为微电网的补充能源。

　　生物质能电站。可在村镇或者小型城市周边，利用沼气进行发电，作为微电网的补充能源。沼气发电可与垃圾处理、有机肥的生产相结合。

　　微型燃气轮机。微型燃气轮机采用天然气发电，适用于城市社区和农村。

　　各种形式的新能源综合使用，可以大大减少光伏发电的波动性，尤其是在光伏发电量下降的时候对光伏发电进行补充，同时，也能够因地制宜，充分利用微电网所在地区的各种可再生能源和资源。

　　2）储能技术

　　无论是采用何种新能源，都不能完全保证微电网的供电绝对稳定。另外，在电源事故或电网故障的情况下，为了保证用电负荷的安全，储能系统作为备用电源也是必不可少的。

　　目前，储能技术较为成熟的是铅酸蓄电池，但有寿命短和铅污染的问题。能够适用于智能光伏微电网的新型储能系统有如下几种：

　　钒流体电池。该技术采用钒化合物作电解质，通过钒的不同电价的转换进行充放电。优点是容量大、电流密度大、供电稳定、充放电次数多（使用寿命长）、充放电效率高；缺点是，且目前成本较高，产业化不够成熟，市场规模受钒资源限制。

　　飞轮储能。优点是充放电次数多、电流密度大、供电稳定、无化学反应；缺点是自放电较严重。

　　超级电容。优点是电流密度大、充放电次数多、寿命长、无化学反应；缺点是自放电严重，单次储能时间较短，产业化程度不够。

　　以上各种新型储能技术目前均存在成本较高的情况。但随着产业化程度的不断成熟，相信产品的质量、性能、稳定性均将有大幅提高，成本也可以大幅度下降。

　　微电网的储能系统要满足以下三种情况的要求：1）在电源或电网事故情况下，储能系统能够迅速替代电源，为微电网内部的负荷供电；这种情况，储能系统相当于紧急备用电源的角色，要求电流密度大；2）在微网内大型负荷启动时，由于电流往往数倍于运行电流，因此，可能正常电源的容量不足以满足负荷的启动要求，需要储能系统提供瞬时大电流；3）在光伏以及其它电网发电不足时，起到为微网内负荷供电的功能。

　　目前，上述各种储能技术难以同时满足以上三个要求，可考虑各种不同储能方式的结合，例如，钒流体电池与飞轮或超级电容结合使用，即可避开各自的缺点，而满足微电网的储能需求。

　　3）电力质量控制与保护系统

　　智能光伏微电网的每个网内，都有电源和负荷。设计时，要求电源和负荷容量是基本匹配的。但是，由于可再生能源的发电自身的不稳定性，这种匹配只能在理想状态下实现。负载的变化、电源的波动，都需要通过储能系统进行调节。

　　每个微网都需要有一个微网控制中心，除了监控每个电源、负荷和储能的电力参数、开关状态和电力质量与能量参数外，还要通过开关控制对上述内部的电力调度进行控制，此外，微网控制中心还要对每个装置内部进行控制和调节，这种调控可以通过每个装置的本地控制器来进行，但必须与微网控制中心联网。

　　微网控制中心还必须有在孤岛运行与并网运行之间的切换装置，和针对负荷、电源和电网的保护装置。

　　微电网内部由于总体容量较小，因此，负荷阻抗的感性还是容性就对功率因数影响较大。为此，在微电网内部，必须根据负荷的阻抗性质配置相应的补偿系统。另外，多电源的并网可能会造成网内的谐波分量较大，纹波系数较高，因此，要有消除高次谐波的装置。

　　4）智能光伏微电网的信息系统

　　而由于储能成本的限制，储能系统对于负荷和电源变化的调节不可能是无限的。因此，微电网在正常运行时，最好采取与主干电网并网运行的方式。在微电网的电源故障情况下，电网可以为微电网进行供电，而在微电网的负荷停机时，微电网要向电网发电。为此，需要进行微电网与主网的潮流控制，其中，微电网和主网要进行实时信息交换。

　　通常，主干电网对于微电网的负荷变化或者发电量的变化是能够消纳的，但是，主电网对于这种变化需要一定的时间响应。如果是瞬时大容量的变化，无论是发电还是供电，都会对电网带来影响。为此，微电网内部的控制系统需要与主干网的电力调度系统联网进行信息通讯，要做到在电源或负荷变化时，先用储能系统调节供电，同时，通过信息系统将信息通报给主电网，并给主电网以充足的时间进行调度，这样，就可以保证微电网的供电和主电网的稳定。

　　智能光伏微电网的信息系统还可以帮助微电网之间的互联和互相调度，这样，有助于主电网的稳定，减少主电网的供电压力。并在主电网故障时，减少故障对于微电网内负荷的影响。

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