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含有光伏电源的微网综述 2011年第2期安徽电子信息职业技术学院No.22011 第1O卷(总第53期)JOURNALOFANHUIVOCATIONALCOLLEGEOFELECTRONICSamp;INFORMATIONTECHNOLOGYGeneralNo.53Vo1.10 【文章编号]1671—802X(2011)02—0012—03 含有光伏电源的微网综述 王锡琳 (安徽蚌埠供电公司,安徽蚌埠233000) [摘要]伴随世界范围内的环境,能源问题凸显,光伏发电越来越体现出其优越性.但是光伏具有随机性,波动性 以及不可控性,其大量直接接入电网会对电力系统产生不利影响.文中在介绍光伏发电的基础上,提出了将光伏通过微 网接入,利用微网的自我控制能力来调度微网中的多种分布式电源补偿光伏的功率波动.为光伏的大量接入提出了参 考性意见. [关键词]光伏发电;最大功率追踪(MPPT);微网 [中图分类号]TM914[文献标识码]A 引言 进入21世纪随着全球经济的发展,能源需求越来越 大,传统化石能源逐渐枯竭,环境问题日益严重.清洁无 污染的可再生能源的发展和应用越来越受到世界各国的 广泛关注【l-21.不排放有害气体,不排放温室气体,可靠,寿 命长,无噪音的光伏发电成为当今各国发展的重点p_q.但 由于光伏电站自身不同于常规电源的发电特点,使得并网 光伏电站及其接入系统的安全,稳定,可靠运行成为了电 网及光伏电站都需要面临的新挑战. 微网是针对中低压层面上分布式电源的接入问题而 提出的,可以使得分布式电源灵活,高效的运行.它是分 布式电源发电发展的高级形式【7】.微网从系统观点看问 题,将发电机,负荷,储能装置及控制装置等结合,形成一 个单一可控的单元,同时向用户供给电能和热能.微网能 够尽可能的维持功率的局部优化和平衡,有效的减小分 布式电源的波动对电网的影响,降低输电线路的负荷,减 小网损.另外,微网可以在外部电网故障时保持独立运 行,继续向重要负荷供电,提高了用电的安全性和可靠 性. 微网适用于分布式电源的接入,具有一定的能量管 理能力,在城市中通过微网接入光伏电源成为理想的选 择. 1光伏发电 光伏(PVPhotovohaic)是利用太阳能电池半导体材 料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种 新型发电模式.近二十年,在世界范围内光伏发电产业迅 速发展,光伏发电量的平均年增长率为30%.其中德国的 光伏发展最为迅速,至2010年第一季度,德国光伏的累 积装机容量已达10GW,占世界光伏累计装机容量的 42%.紧跟国际步伐,我国也开始积极发展光伏发电,光伏 电池年产量位居世界第一,而光伏发电市场发展相对迟 缓.预计2010年底,我国光伏系统累计安装量只有1GW, 与全球装机容量相比所占份额非常小. 1.1国内外的研究工作 鉴于光伏发电的巨大潜力,国内外在这一领域展开 了广泛的研究工作. 杭州电子科技大学在2008年建立了国内第1个光 伏发电微网试验研究系统,光伏发电比例达50%,包含 120kw的柴油发电机和蓄电池组:光伏预期年发电量为 120kWh,每年可节约48t标准煤,现已成功向2座教学楼 供电,实现了微网在实验研究阶段的转化圈. 2003年,日本Ohta城开展了一项针对包含多个光伏 系统的电压控制的研究.在这项研究中,电力系统大约连 接了500个装有光伏系统房屋,电能质量被详细的记录 下来,并且测试了电压控制器和孤岛探测器的性能.这一 研究为配电网中大量接入光伏电源提供了参考依据. 另外,欧美等国家也在光伏电池的转换效率研究,光 伏发电的广泛应用及相关的促进政策等方面取得了显着 的成果. 1.2PV发电系统的运行特性 [收稿日期]2011-02—12 [作者简介]王锡琳(1982一),男,安徽蚌埠人,助理工程师,研究方向:电力系统及其自动化. 2011.4.2O 囝圜固囫王锡琳——含有光伏电源的微网综述第2期 典型的并网发电逆变系统如图I所示.图中,代表本 地负载的RLC并联电路通过节点a与逆变后的光伏发电 系统连接,同时通过变压器,断路器与大电网并联运行. 图1 光伏电池的功率输出模型可表示为: = ‰器_)] 其中:P为实际输出功率;Psrc为标准测试条件下的 最大输出功率;G为实际光照强度;G眦为标准测试条 件下的光照强度;为k功率的温度系数;To为电池温度;Tr 为参考温度. 光伏电池的出力特性由光伏电池的种类,环境温度 和光照强度共同决定.其中环境温度和光照强度是不可 控因数,使得光伏电源的出力难以维持稳定;当光伏电池 通过电力电子设备并入电网中时,其动态特性还包括了 电力电子设备及其控制系统的特性.从数学上讲,光伏发 电系统是一个由上述各环节相互耦合的强非线性系统, 其动态特性是各元件在各个时间尺