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终端用户分布式新能源接入智能电网技术研究

2012-04-18 15:24
小伊琳
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  4.终端用户新能源接入问题

  众多文献资料证明,人类的终极能源将是太阳能、风能和水能,大力开发太阳能、风能资源是发展低碳经济、永续发展的惟一选择。太阳能、风能资源的特性决定了其最适合分散利用的特点,地球上任何有太阳照射和一定风力的地方,只要环境条件许可都可以建立光伏发电站或风力发电站。随着分布式电源技术的进步和成本降低,每个电力用户甚至家庭都可以建立一定规模的分布式发电站(DistributedGeneration,简称DG),除满足自身的用电需要外,还可以向电网输送多余电量。这样,在电力系统中将分布着数量众多的微小型终端用户的DG组成的微网(microgrid)发电系统,微网发电系统可看成是电力系统中的一个可控功率单元,在某个局部区域内直接将微网发电系统、电网和终端用户联系在一起,以优化和提高能源利用效率。电力系统能够容纳这些微网发电系统,并能保证整个电力系统的安全可靠运行,是推动利用可再生能源发展的重要途径,也是智能电网发展的目标。

  4.1终端用户新能源接入的特点

  (1)DG与主电网并联运行时,各电站相互独立,用户可以自行控制;并网点分布在配电网的末端,并网逆变器通常采用PWM电压控制方式,可以维持系统电压恒定。几乎不存在大规模风电、光伏发电并网存在的问题,对电力系统的影响很小。由于其容量小,分布性大,不会对电力系统造成明显的电流冲击,所以安全可靠性比较高。

  (2)由DG和蓄电池组成分布式电源,当接入配电网时,当地负荷同时从配电网获取功率,能减小电网扰动,保证电能质量。配电网供电中断时,DG能平滑地过渡到孤岛运行,随后再重新接入配电网。

  (3)操作简单,具有储能单元,起停快,便于实现自动化,在微网发电系统内可对局部区域的电能质量实现实时监控,除工业用途外,非常适合向农村、牧区、山区,中、小城市或商业区的居民供电。

  (4)无需建配电站,可降低附加的输配电成本,并减少DG接入点配电网中的传输功率,增加输配电网的输电裕度,减轻输配电网过负荷压力,提高末端电压和系统对电压的调节性能,减少线路损耗,末端电压的提高量与DG接入点的位置和总容量的大小有关。

  (5)中国已制定《可再生能源中长期发展规划》及配套细则,发展可再生能源已成为一项基本国策,将实行可再生能源发电全额保障性收购制度,支持智能电网、边远地区离网发电及各种新技术研发。在包括财政政策、补贴政策、税收政策、利率政策等各种政策支持和间接调控手段下,将促使可再生能源市场机制不断完善,必定会吸引和鼓励社会团体、社区和个人投资绿色能源的积极性。

  4.2终端用户新能源接入技术。目前,微小型风力发电和光伏发电系统大致可分为离网蓄电、并网发电及两者混合系统三类。混合系统兼顾了离网蓄电和并网发电系统的优点,有较强的适应性,用户可根据电网峰谷电价来调整自身的发电策略。并网控制的目标是控制逆变器输出稳定的高质量正弦波,且与电网接入点电压、频率和相位同步,以达到稳定并网的目的。系统中的逆变器或变频器技术目前已达到相当高的水准,并都采用了SPWM控制技术。最大功率跟踪控制是风力发电和光伏发电系统的关键技术之一,小型发电系统一般采用被动式最大功率跟踪控制系统,控制方式简单实用。

  (1)光伏发电的接入和并网方式。光伏发电系统主要由光伏阵列、传感器、储能型蓄电池和充放电控制器、DC/DC升压电路、逆变器、滤波器和系统控制器等组成。核心部件是光伏阵列、逆变器和系统控制器。并网方式可以将光伏阵列组件输出与逆变器连接,经隔离变压器接入电网,或者将逆变器直接与电网连接。或者将光伏阵列输出经高频逆变后,通过变压器隔离,再经过变频器与电网相连。由于设有隔离变压器,直流分量不会流入接入电网,谐波含量低。无隔离变压器并网方式是将光伏输出通过DC/DC升压电路、逆变器和滤波器,直接与电力系统相连,这种方式会向电网注入一定的谐波含量。储能型蓄电池可起功率和能量调节的作用。小型光伏发电系统一般通过实时检测光伏阵列的输出功率,预测当前工作状况下光伏阵列可能的最大功率输出,然后根据功率平衡原则使光伏阵列达到最大功率输出,实现最大功率跟踪。主动式自动跟踪系统采用步进跟踪方式,包括水平单轴、倾纬度角斜单轴和双轴跟踪,前两者只有一个旋转自由度,双轴跟踪具有两个旋转自由度。通过计算得出太阳直射方位,以控制光伏阵列朝向,使其有最大功率输出。

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