太阳能光伏发电微电网技术探究张波琦

太阳能光伏发电微电网技术探究张波琦

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摘要:太阳能的可再生性、无污染性都让其受到社会发展的青睐,在社会生活的很多领域得到了应用,比如太阳能路灯、太阳能发电板等产品。这些产品的应用都较为独立,还需要大规模的使用才能发挥作用,但随着太阳能光伏系统类型的逐渐增多和技术上的日益改善,使得这些产品的应用范围更加广泛,使得运用光伏微电网技术成为当前发展最迅速、运用范围最广的新型能源技术,以确保我国电力资源可以满足社会生活需求。

关键词:太阳能;光伏发电;微电网技术

微电网又可以称作微网,指的是一类小型的配电系统。在该配电系统中,包含能量存储装置、能量转换装置、分布式电源、保护装置、监控以及负荷等装置。微电网具有自我保护、自我控制、自我管理的目的,不仅可以单独运行,而且可以并外部网络运行。就目前我国电力行业发展现状而言,微电网的主要作用是合理分配传统分布式电源和发电模式,进而向周围持续提供热能和电力。微电网是实现主动式配电网的有效途径之一,实现了传统电网朝智能电网的转变。

1微电网概述

微电网是由分布式能源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统。它的规模化应用不仅有效解决了分布式能源潜在的消纳问题,提高了能源系统的安全性和可靠性,也有效改善了用户的供电质量和电网智能化水平。因此,工业界与学术界对微电网进行广泛深入的开发研究与技术示范,作为未来电力系统的重要单元,微电网的相关技术已经得到了快速的发展。截至2017年12月,全球共建有1869个微电网项目,已投运微电网容量达20766.2MW。附录A表A1整理了部分国内外具有代表性微电网项目的基本情况。与此同时,国家发展和改革委员会及国家能源局也在2017年7月24号印发《推进并网型微电网建设试行办法》的通知,条例中明确提出要加大力度推进微电网的健康有序发展,着力建设分布式与集中式协同发展、供需双侧互动的能源生产与消费体系。

在需求牵引、技术支持和机制驱动的推动下,微电网市场的繁荣促进了其各项技术的标准化进程,技术的标准化也必将规范微电网相关主体的市场行为。为了强化基础研究,引导原创性成果重大突破,推进微电网和分布式发电技术标准化的工作显得尤为重要。一方面,微电网的出现使得电力系统在中低压层面的结构和运行方式发生了巨大转变,与微电网和分布式能源并网息息相关的电网运营企业和设备供应商们所熟悉的传统原则受到挑战。加快微电网相关技术的标准化进程,将促进产生更加规范的社会秩序,并获得丰厚的经济效益。另一方面,微电网相关技术涉及发电、电网、储能、用户等多个领域,系统复杂性突出,需要将微电网作为一个相对独立单元,在不同技术领域开展全面系统性分析,并对不同应用场景下微电网及分布式能源功能进行定位和系统边界区分,从系统的角度促进多领域融合,制定满足多元化需求的微电网标准化路线和体系。

2太阳能电池的使用的原理和光伏发电技术的优点

(1)利用太阳能实现光伏发电是合理利用太阳能的重要方式之一,运用现代科技通过太阳能电池将光能转化为电能,是最具发展潜力的发电技术之一。太阳能电池的使用原理为半导体的光伏效应,是太阳光照到太阳能电池上后,电池吸收光能,在电池内电场的作用下,在电池两端积累起异号电荷,就能产生电压。

(2)光伏发电的优势

(1)简捷性:太阳能光伏发电方式极为简洁,直接从光子转换成电子,没有中间势能的转化,不需要运输和控制,能在最短时间内得之运用。

(2)无限性:太阳能资源无处不在,取之不尽,用之不竭,为最环保的可再生资源之一。

(3)环保性:光伏发电主要运用高科技,不需运用机械部件,也就没有噪声,并且没有燃烧过程,不会对水资源和空气产生污染,这也是称为清洁能源的重要原因之一,是真正的绿色发电。

(4)成本低:一般利用太阳能都是规模化生产,易于建造安装,维修成本也较低,只要掌握技术,可随时扩大发电量,也可实现无人值守,节省人力成本。

4光伏发电微电网技术的应用

中国的土地面积的广阔和人口的众多使得中国成为光伏发电微电网技术的使用大国,生产的太阳能电池占据全球市场份额的一半以上,但尽管出口量很多,但由于技术和资金的限制,使得中国光伏发电微电网技术的使用还处于初级阶段,仍仅仅是通信、照明等一些运用,还不能更大范围地使用,但按照如今的发展趋势,光伏发电微电网技术有望成为代替使用不可再生资源发电的重要途径,从而为节约能源、发展新型产业提供更大的便利。

(1)通信和工业应用:通信主要有微波中继站、光缆通信系统、卫星通信及电视接收系统、气象和地震台站等系统的应用。

(2)农村和边远地区的应用:一般农村和边远地区对光伏发电的运用表现在设有独立光伏电站、太阳能路灯、太阳能水泵、学校用电等。

(3)城市建设应用:城市路边的太阳能路灯、草坪灯、太阳能喷泉、太阳能电动汽车、小区暂时发电站等等。

(4)光伏发电建筑的应用:即光伏一体化,运用太阳能板将太阳能光伏发电与建筑结合,利用屋顶的空间,安装使用,以此来居民的日常用电需求,按照当前的发展,目前的应用主要以楼顶为主,且不能储存过多能量和得到普及,只因在建设初期的成本费用较高,但相信将来,这种光伏一体化的模式将会得到广泛运用,以此获得更多的热能和电能。

(5)光伏发电的应用前景:这种技术具有很多的优点,对环境破坏少,利用率较高,尤其是在太阳能丰富的地域,这种发电技术对社会绿色发展具有重要的指导意义,目前这种技术的应用正在逐年增加,也一步步趋于成熟,更说明了这项技术的运用潜力相当巨大。

4微电网技术的应用趋势探讨

主动配电网接入分布式电源的能力评估水平不断提高。实际工作中积极应用微电网技术来将各种信息进行及时整合,将分布式电源的优势得到了最佳发挥,有效消除了微电网技术对分布式电源波动性和间歇性的影响,确保主动配电网可以高效消纳分布式电源,对主动配电网以及分布式电源进行了实时优化,使得柔性、高效率消纳分布式电源成为微电网技术未来的应用趋势。主动配电网中的分布式电源具有分散性强,能量双向流动等优势,通过研发能量管理系统,更好的兼顾了分布自治和集中协调的要求,还实现了主动配电网的主动管理。

总之,社会经济发展一定会影响和带动微电网光伏发电的发展,随着资源、能源问题的严峻化和经济发展的需要,不管是微电网光伏发电技术,还是其他新型能源、可再生能源的需求占比均会越来越高,“资源整合、节能减耗”一定是未来社会,乃至全球的发展趋势。虽然目前我国的相关技术并不够完善,但国家已经越来越重视太阳能光伏发电微电网技术的应用,不管是在制定标准化还是在技术提升方面均在不断完善中。

参考文献:

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