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非智能,不投资之:智能光伏微电网的特点与构建

2014-3-31 09:15| 发布者: echo| 查看: 10276| 评论: 0|来自: 史珺

摘要: 一、前言 随着国务院第24号文的发布,我国建设分布式光伏电站的高潮即将到来。针对光伏发电的技术和应用特点,本文指出,要使分布式光伏电站能够顺利健康地发展,必须结合智能微网技术,建设以光伏为主、多种新能 ...
       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。
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