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[摘要]

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益尖銳，這嚴(yán)重影響了我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展。為此，加快我國經(jīng)濟(jì)布局的調(diào)整和能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)乃光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。光伏發(fā)電作為一種可再生能源，其擁有清潔干凈、發(fā)電過程簡單、能源分布廣泛、不產(chǎn)生噪音等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此加快光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和推廣意義重大。在分析光伏發(fā)電原理的基礎(chǔ)上，指出分布式光伏發(fā)電存在的問題，并提出切實(shí)可行的解決策略。

[關(guān)鍵詞]

分布式；光伏發(fā)電；微網(wǎng)控制；策略

光伏發(fā)電作為新型能源之一，其經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景引起了世界各國的廣泛關(guān)注。我國自2009年以來出臺(tái)了一系列政策以推動(dòng)光伏能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，我國對(duì)光伏能源的利用和開發(fā)已步入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。光伏產(chǎn)業(yè)業(yè)內(nèi)有關(guān)專家認(rèn)為，今后十年光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈井噴之勢。預(yù)計(jì)到2020年光伏發(fā)電的電價(jià)將與傳統(tǒng)能源發(fā)電電價(jià)相近，到本世紀(jì)中葉光伏發(fā)電量將占到世界發(fā)電總量的一半左右。所以，進(jìn)一步加快對(duì)光伏發(fā)電高轉(zhuǎn)換率和低成本的研究工作乃當(dāng)務(wù)之急。而微網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為光伏發(fā)電的推廣和應(yīng)用提供了新思路，如何將二者更好的結(jié)合成為亟待破解的難題。

1光伏發(fā)電與微網(wǎng)技術(shù)

1.1光伏發(fā)電光伏發(fā)電可以通過光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在光伏電池中。光伏發(fā)電的本質(zhì)：光能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡俚浇涣麟姟Ｐ枰⒁獾氖牵绷麟姷浇涣麟姷倪^程中，需要借助電力電子裝置。與傳統(tǒng)能源相比，光伏發(fā)電擁有清潔干凈、發(fā)電過程簡單、能源分布廣泛、不產(chǎn)生噪音等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是其也存在一些不足之處，比如光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度會(huì)嚴(yán)重影響光伏發(fā)電的功率輸出，而光伏發(fā)電功率的波動(dòng)往往會(huì)對(duì)用戶帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。所以，克服光伏發(fā)電功率的不穩(wěn)定性是光伏能源推廣的關(guān)鍵所在。

1.2微網(wǎng)技術(shù)微網(wǎng)能夠把分布式電源、儲(chǔ)能裝置和負(fù)荷結(jié)合起來，這種新型分布式發(fā)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可形成單一的可控單元，并當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)進(jìn)行斷開。最新的研究結(jié)果表明，光伏發(fā)電和微網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，能夠提高光伏能源的利用率，并提高電力系統(tǒng)的供電可靠性，不斷的增強(qiáng)電力系統(tǒng)的抗自然災(zāi)害能力。可見，微網(wǎng)技術(shù)為光伏發(fā)電的應(yīng)用和推廣提供了新的思路。

2微網(wǎng)技術(shù)下分布式光伏發(fā)電存在的問題

2.1受外界環(huán)境影響嚴(yán)重光伏發(fā)電主要依靠太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能，但光照發(fā)生變化時(shí)，會(huì)直接影響電能的輸出頻率，尤其多云天氣，光照強(qiáng)度變化劇烈，嚴(yán)重影響微網(wǎng)的電壓和頻率的穩(wěn)定性。而且光伏發(fā)電會(huì)隨著晝夜和季節(jié)變化呈現(xiàn)周期性變化，光伏發(fā)電不具備調(diào)峰、調(diào)頻能力，無法隨時(shí)滿足系統(tǒng)的負(fù)荷高峰需求。PQ控制是微網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行常采用的一種手段，這種控制可以借助設(shè)定某一功率值，來給供給線路提供穩(wěn)定的電壓和功率支持。然而，光伏發(fā)電受外界環(huán)境影響嚴(yán)重，功率輸出極其不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)功率輸出為零的情況，在這樣的情形下，微網(wǎng)就不適宜采用PQ控制，從而降低了微網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，對(duì)于電壓和頻率穩(wěn)定有著較高要求的微網(wǎng)孤島，也就無法運(yùn)行。

2.2諧波污染和無功損耗嚴(yán)重光伏發(fā)電產(chǎn)生的是直流電，需要電子電力設(shè)備進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換，變成可以使用的交換電流。而且光伏發(fā)電受光照影響較為嚴(yán)重，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)帶有隨機(jī)性和間歇性缺陷，使得光伏發(fā)電所采用的大量電子電力設(shè)備會(huì)帶來諧波污染和無功損耗，形成所謂的電網(wǎng)公害，從而引發(fā)更為嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題。2.3儲(chǔ)能設(shè)備成本較高目前，我國光伏發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)備使用的是高成本的壓縮空氣和電池儲(chǔ)能。生產(chǎn)儲(chǔ)能電池所使用的原料以多晶硅為主，我國由于光伏發(fā)電行業(yè)起步較晚，多晶硅的生產(chǎn)技術(shù)并不成熟，在國內(nèi)生產(chǎn)1kg多晶硅的成本為70美元，而國外生產(chǎn)等量多晶硅的成本僅為25～30美元，而且質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)，這導(dǎo)致中國下游的企業(yè)紛紛向國外進(jìn)口多晶硅生產(chǎn)儲(chǔ)能電池。現(xiàn)階段，薄膜太陽能電池是最成功的儲(chǔ)能電池，但是在其生產(chǎn)過程中需要碲化鎘。碲作為世界稀有金屬，一旦薄膜太陽能電池大量生產(chǎn)，必然加劇碲資源的短缺，導(dǎo)致碲價(jià)格的上漲，從而導(dǎo)致儲(chǔ)能設(shè)備的成本大幅度提高。

3分布式光伏發(fā)電微網(wǎng)控制策略

3.1引入蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)蓄電池是一種能將化學(xué)能和電能互為轉(zhuǎn)化的一種化學(xué)電池。其特點(diǎn)是儲(chǔ)能能量密度高、使用壽命長、價(jià)格低廉。利用蓄電池，在太陽能充足的時(shí)候，可以利用光伏發(fā)電為蓄電池充電，在光照強(qiáng)度頻繁變化的情況下，蓄電池可以對(duì)光伏發(fā)電的功率波動(dòng)進(jìn)行充放電，以便輸出的發(fā)電功率能夠趨于穩(wěn)定。分布式光伏發(fā)電功率輸出具有如下特征：一是這種發(fā)電功率的輸出容易受光照強(qiáng)度的影響，當(dāng)光照較為充足的時(shí)候，這種分布式發(fā)電可以將多余的電能儲(chǔ)放在蓄電池中，而當(dāng)光照強(qiáng)度變化不定的時(shí)候，這種分布式發(fā)電又可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能和放能，以提高光伏發(fā)電系統(tǒng)功率輸出的平滑度，提高系統(tǒng)電能質(zhì)量及供電的可靠性。同時(shí)使微網(wǎng)能夠持續(xù)平穩(wěn)為負(fù)荷提供電能。

3.2多手段減少諧波污染和無功損耗消除微網(wǎng)諧波污染和無功損耗，對(duì)于提高電能質(zhì)量具有重要意義。目前消除微網(wǎng)諧波污染可以采用安裝諧波補(bǔ)償裝置來抑制諧波，還可以從源頭上入手，對(duì)諧波源本身進(jìn)行改造，減少諧波的產(chǎn)生和注入，這種方法適用于諧波源是電力電子裝置的系統(tǒng)。無功損耗多是由產(chǎn)生諧波的電力電子設(shè)備產(chǎn)生的，所以在抑制諧波源的同時(shí)也可以降低無功損耗。目前，對(duì)于諧波源和無功損耗狀況的改善，主要采用的是加裝補(bǔ)償裝置，如固態(tài)切換開關(guān)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器等，另外，柔性交流輸電技術(shù)的應(yīng)用、儲(chǔ)能設(shè)備的更新升級(jí)，也能夠減少諧波污染和無功損耗。

總之，針對(duì)我國化石能源緊缺，環(huán)境污染嚴(yán)重的現(xiàn)狀，光伏能源發(fā)展不僅前景廣闊，而且光伏發(fā)電的推廣及普及勢在必行。現(xiàn)階段，我們要正視微網(wǎng)技術(shù)下分布式光伏發(fā)電存在的問題，積極推進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與革新，加速產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn)企業(yè)聯(lián)動(dòng)，降低能耗，使分布式光伏發(fā)電在微網(wǎng)中具有更好可控性，以提高微網(wǎng)的功率輸出穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。

[參考文獻(xiàn)]

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作者：宋偉 單位：大唐山東新興能源技術(shù)有限公司