何勤聯(lián)

【摘要】本文首先介紹了智能電網(wǎng)的概念，特征和發(fā)展重要性，然后介紹了太陽能光伏發(fā)電的概念，特點(diǎn)以及在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，并以分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為例闡述了光伏發(fā)電與智能電網(wǎng)結(jié)合的發(fā)展趨勢(shì)和廣泛前景。

【關(guān)鍵詞】光伏發(fā)電；智能電網(wǎng)分布式光伏發(fā)電

中圖分類號(hào)：TM71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A： 文章編號(hào)：1006-0278（2014）05-161-01

一、智能電網(wǎng)

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，智能電網(wǎng)已成為未來電網(wǎng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的應(yīng)用，促進(jìn)清潔能源的開發(fā)利用，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新，推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極的意義。

智能電網(wǎng)，就是電網(wǎng)的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)、抵御攻擊、提供滿足用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)的優(yōu)化高效運(yùn)行。

國(guó)家電網(wǎng)公司將智能電網(wǎng)定義為：智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，具有信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化特征的“統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”。

智能電網(wǎng)是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，其重要意義體現(xiàn)在以下方面：1.具備強(qiáng)大的資源優(yōu)化配置能力。2.具備更高的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。3.適應(yīng)并促進(jìn)清潔能源發(fā)展。4.實(shí)現(xiàn)高度智能化的電網(wǎng)調(diào)度。5.實(shí)現(xiàn)電力用戶與電網(wǎng)之間的便捷互動(dòng)。6.實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理信息化和精益化。7.發(fā)揮電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的增值服務(wù)潛力。8.促進(jìn)電網(wǎng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

二、太陽能光伏發(fā)電

太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡(jiǎn)稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器和逆變器等部件就形成了光伏發(fā)電系統(tǒng)。

與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1.太陽能是可再生能源；2.安全可靠，無噪聲，無污染；3.不受資源分布地域的限制；4.無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；5.能源質(zhì)量高；6.建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。

光伏發(fā)電的缺點(diǎn)則是：1.照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；2.獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。3.發(fā)電成本高；4.光伏板制造過程中不環(huán)保。

目前，光伏發(fā)電主要應(yīng)用在：1.為無電場(chǎng)合提供電源；2.已普及的日用太陽能電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈等各種燈具；3.并網(wǎng)發(fā)電。

三、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

以上簡(jiǎn)單的介紹了智能電網(wǎng)與光伏發(fā)電的一些概念，支持大量分布式電源的合理接入正是智能電網(wǎng)的重要特征之一。它不但具備投資少，發(fā)電靈活，環(huán)境兼容的特點(diǎn)，還能完善和提高需求側(cè)響應(yīng)與管理功能，完全符合智能電網(wǎng)框架的發(fā)展要求。

作為一種重要的分布式電源，太陽能光伏發(fā)電正在從獨(dú)立系統(tǒng)朝大規(guī)模并網(wǎng)方向發(fā)展。由于光伏發(fā)電是一種間歇式電源，具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，這使得其并網(wǎng)容量被限制在一定范圍內(nèi)，這就在一定程度上限制了光伏發(fā)電大規(guī)模的應(yīng)用。智能電網(wǎng)的發(fā)展很好的解決了這個(gè)問題。對(duì)于單機(jī)容量小于100kW的光伏，其在配網(wǎng)低壓側(cè)（用戶側(cè)）并網(wǎng)，由并網(wǎng)控制器控制并網(wǎng)條件，當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時(shí)自動(dòng)并網(wǎng)，反之則隨時(shí)脫網(wǎng)。對(duì)于發(fā)電容量在幾百瓦到幾千瓦的家庭用戶，可通過220V插座實(shí)現(xiàn)“即插即得”。智能電網(wǎng)的發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)各方利用光伏發(fā)電的主動(dòng)性，提高了光伏發(fā)電的開發(fā)力度和使用效率。

目前應(yīng)用最為廣泛的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，是建在城市建筑物屋頂?shù)墓夥l(fā)電項(xiàng)目。該類項(xiàng)目必須接入公共電網(wǎng)，與公共電網(wǎng)一起為附近的用戶供電。如果沒有公共電網(wǎng)支撐，分布式系統(tǒng)就無法保證用戶的用電可靠性和用電質(zhì)量。但是，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)目前不能滿足光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，所以我國(guó)將建設(shè)以“特高壓為核心”的智能電網(wǎng)，以解決光伏發(fā)電并網(wǎng)問題，促進(jìn)新能源的利用。我國(guó)的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用先進(jìn)的通信、信息和控制技術(shù)。構(gòu)建以信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化、互動(dòng)化為特征的智能化電網(wǎng)。

目前，我國(guó)最大的地面并網(wǎng)型光伏電站——徐州協(xié)鑫20MW光伏電站正式投運(yùn)。該電站采用多種跟蹤方式安裝光伏組件，并配有完善的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)施。此項(xiàng)目填補(bǔ)我國(guó)大型并網(wǎng)光伏電站建設(shè)領(lǐng)域的多項(xiàng)工程與研究空白。為我國(guó)電力事業(yè)加速發(fā)展，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)節(jié)能減排，促進(jìn)智能電網(wǎng)不斷建設(shè)提供了保障和科研依據(jù)。

四、國(guó)外分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的可借鑒經(jīng)驗(yàn)

1.采取經(jīng)濟(jì)杠桿保證光伏發(fā)電裝機(jī)容量持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。德國(guó)可再生能源法規(guī)定了光伏發(fā)電的補(bǔ)貼辦法，對(duì)于屋頂光伏和地面光伏等各類光伏發(fā)電的應(yīng)用模式發(fā)放補(bǔ)貼。

2.制定合理的分布式光伏發(fā)電管理方式，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。西班牙要求某一區(qū)域安裝的分布式電源的容量為該區(qū)域的峰值負(fù)荷的50%以下，盡量避免分布式電源反送電。

3.分布式電源的大規(guī)模發(fā)展，需要投入大量資金升級(jí)電網(wǎng)。目前，德國(guó)已經(jīng)開始采取一些間接措施來滿足分布式電源接入配電網(wǎng)的要求，如升級(jí)改造接入點(diǎn)的上級(jí)變壓器，重新配置饋線的電壓條件和控制設(shè)備等。

4.通過全社會(huì)分?jǐn)偟姆绞絹斫鉀Q一部分分布式光伏發(fā)電接入引起的電網(wǎng)改造成本。

太陽能具有資源充足、分布廣泛、安全、清潔，技術(shù)可靠等優(yōu)點(diǎn)，將太陽能光伏發(fā)電融入到智能電網(wǎng)之中，增加智能電網(wǎng)的功能，智能電網(wǎng)其高速、可靠、經(jīng)濟(jì)、安全的電能輸送通道為光伏發(fā)電的電能輸送提供了較好的保障，其發(fā)展與應(yīng)用是相輔相成互相促進(jìn)的。在國(guó)家政府的扶持下，它們的發(fā)展道路必將越行越遠(yuǎn)。