微電網中的分布式光伏發電技術分析

潘克剛

（廣東水電二局股份有限公司，廣東 廣州 511300）

隨著人類社會的發展，能源緊缺問題日益凸顯，開發新型能源已成為當前能源緊缺、環境污染的必然選擇。由于供電質量、供電可靠性的提高，以及大電網自身的缺陷，分布式光伏發電的重要性日益凸顯。因此，應合理調整我國的能源結構，以促進可再生能源與其他新能源的發展，同時用分布式光伏發電技術來提高系統的安全性和靈活性。

1 微電網構成

1.1 微電網結構

微電網通常是輻射型，通過主絕緣裝置連接到上級電網。作為一個控制單元，它可以在單機或并網的情況下，完成兩種工作方式的無縫切換。整個微網安裝了潮流控制器、保護協調器以及能量管理器，對微網的運行進行優化。饋線采用熱電聯供分布式供電，為敏感、熱負載供電，并對負載進行分層分級控制。在外部電力系統出現故障或電力品質達不到預期水平時，微網將與外界電網相聯接的孤網，所有的負載都是由分布式電源提供，在無法維持電力供求平衡的情況下，將對不敏感的負載進行切斷。排除故障后，通過平滑的無縫轉換，實現與外界并聯的功能。

1.2 微電網元件

微電網的組成要素有：分布式電源、儲能設備、靜態開關、功率電子設備等。分布式電源是指分布在負載周圍的電力，它可以分為兩種，一種是可再生能源，另一種是非再生能源。通常使用的能量儲存設備有超級電容器，蓄電池，飛輪儲存。當電網的有效功率超過負載要求時，該系統可以將剩余的電量進行存儲；相反，電力會被儲存起來，以維持電力供應和需求的平衡。在微電網孤網運行的情況下，該儲能設備可以進行一次頻率的調節，以確保微網的正常工作。

2 光伏發電技術及發展概況

分布式光伏發電系統具有廣泛的用途，其基本結構可分為獨立發電和并網發電兩大類。早期的應用范圍包括太空飛船、通信系統、微波中繼站、電視差轉臺、光電泵以及無能源不足地區。目前，太陽能光伏并網發電已在全國范圍內得到了廣泛推廣，主要是家庭屋頂型光伏和MW級大型集中型并網發電，以及在交通、城市照明等領域的應用。

2.1 獨立光伏發電系統

獨立的光伏發電系統，又稱為離網發電，是一種完全由太陽能電池提供動力的光伏系統，它是由光和熱輻射產生的。通常，單獨的太陽能發電系統都要配備能量儲存設備，其中使用最多的就是電池。此外，還應設置控制器，以避免蓄電池過度充電或過度放電。因此，用于直流電源的獨立光電系統，其核心部件包括：電池方陣、防反充電二極管、蓄電池組、控制器等。一種用于電流負荷的獨立的光電系統，除上述組件之外，還應提供一種用于將 DC電變換成 AC的逆 變器。

2.2 并網光伏發電系統

這種太陽能光伏系統的最大特點就是將直流電通過并網的逆變器轉換成交流電，然后將其與公共電網連接，為住戶提供電力，剩余的電力則可以直接送入電網，當太陽能電池電量不足時，則需要進行電力網的補充。并網光伏系統圖如圖1所示。

圖1 并網光伏系統

3 分布式光伏發電系統的工作機制

由于太陽能的能量密度很低，需要用到很多電路板，因此，要減少連接線路的數量。同時，太陽電池是用直流電來供電，所以要將直流電轉化為我們平時所用的交流電。配電室是指配電網，它具有低壓負載，它的作用是將電力輸送到低壓用戶。由于分布式光伏發電的功率通常在10kV以下，因此只要配上低壓配電房就可以了。此外，為確保電力供應的可靠性，必須安裝能量存儲單元，或將其整合到電網中。

4 分布式光伏發電系統的技術要點

4.1 分布式光伏發電系統的并網控制

對于無蓄電池的分布式光伏系統，必須將其整合到電網中，以確保其供電的可靠性。由于分布式光伏系統具有多個并網、多個能源的特性，因此必須充分考慮到并網控制中的各種因素。由于分布式發電系統的能量特性是多個并網的逆變器，所以在設計時應特別關注它們之間的耦合效應。同時，它還牽涉電網的某些協同性能的控制，因此，在不同的情況下，需要注意多個不同的逆變器在不同情況下，如何進行頻率和電壓的協調，以實現負載的合理、動態分布。

4.2 改善分布式光伏發電系統的電能質量

分布式光伏發電以直流電的形式輸出，而普通的用戶則采用交流電源。要想利用太陽能發電，必須要將直流電轉化為一定的交流電流，所以必須要有逆變器。但在并網工況下，逆變器在正常工作時難免會出現諧波和直流成分，從而對電網造成污染，導致電網的電力品質下降。特別是在不同電力系統直接相連的情況下，即使只有極小的電壓或電流，也會對電力系統的負荷產生較大影響，從而導致電力系統無法正常工作，甚至出現故障。因此，要對分布式光伏發電的輸出進行有效控制，其輸出端的好壞就顯得尤為重要?？梢圆捎每烧{整的功率因子，使其輸出三電平的組合型逆變器，或采用并聯電容等設備進行動態無功補償，以提高并網后的光伏發電系統輸出的電力品質。

4.3 電網結構及其配置優化

由于分布式光伏發電系統的主要能源是太陽能，而太陽能電池板的功率密度并不是很高，所以與其他的傳統電力網相比，太陽能電池板的能量密度要低一些。因此，在進行電力系統規劃時，必須充分考慮本地的可再生能源的分布，并對其容量的可用性、隨機性和合理性進行評價。在有必要的地區進行實地調研，對當地的電力系統和電力用戶進行詳細了解和分析，以決定在哪個地區安裝太陽能發電站，然后再制定一個完整的地區計劃后，逐步實施。這樣就可以防止電網負載不足，或者某個電網單位的負載太大，提高了當地電網的運行可靠性。

5 結語

總之，隨著微電網技術和分布式光伏技術的發展，分布式光伏設備的應用范圍將越來越大，同時其并網能力也將得到進一步提高。在今后的發展中，太陽能的分布將會有更大的發展空間，并在供電領域中占有一席之地，為客戶提供更好的供電服務。