浅议光伏发电在智能电网中的应用

何勤联

【摘要】本文首先介绍了智能电网的概念，特征和发展重要性，然后介绍了太阳能光伏发电的概念，特点以及在智能电网中的应用，并以分布式光伏发电系统为例阐述了光伏发电与智能电网结合的发展趋势和广泛前景。

【关键词】光伏发电；智能电网分布式光伏发电

中图分类号：TM71 文献标识码A： 文章编号：1006-0278（2014）05-161-01

一、智能电网

随着社会和经济的发展和技术的进步，智能电网已成为未来电网的发展方向。智能电网的应用，促进清洁能源的开发利用，优化能源结构，推动相关领域创新，推动社会经济发展有着积极的意义。

智能电网，就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统的基础上，实现电网的可靠、安全、经济、高效的目标，其主要特征包括自愈、激励、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场的优化高效运行。

国家电网公司将智能电网定义为：智能电网是以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、数字化、自动化、互动化特征的“统一坚强智能电网”。

智能电网是我国电网发展的必然趋势，其重要意义体现在以下方面：1.具备强大的资源优化配置能力。2.具备更高的安全稳定運行水平。3.适应并促进清洁能源发展。4.实现高度智能化的电网调度。5.实现电力用户与电网之间的便捷互动。6.实现电网管理信息化和精益化。7.发挥电网基础设施的增值服务潜力。8.促进电网相关产业的快速发展。

二、太阳能光伏发电

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器和逆变器等部件就形成了光伏发电系统。

与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现在：1.太阳能是可再生能源；2.安全可靠，无噪声，无污染；3.不受资源分布地域的限制；4.无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；5.能源质量高；6.建设周期短，获取能源花费的时间短。

光伏发电的缺点则是：1.照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；2.获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。3.发电成本高；4.光伏板制造过程中不环保。

目前，光伏发电主要应用在：1.为无电场合提供电源；2.已普及的日用太阳能电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯等各种灯具；3.并网发电。

三、分布式光伏发电系统在智能电网中的应用

以上简单的介绍了智能电网与光伏发电的一些概念，支持大量分布式电源的合理接入正是智能电网的重要特征之一。它不但具备投资少，发电灵活，环境兼容的特点，还能完善和提高需求侧响应与管理功能，完全符合智能电网框架的发展要求。

作为一种重要的分布式电源，太阳能光伏发电正在从独立系统朝大规模并网方向发展。由于光伏发电是一种间歇式电源，具有随机性、间歇性和波动性的特点，这使得其并网容量被限制在一定范围内，这就在一定程度上限制了光伏发电大规模的应用。智能电网的发展很好的解决了这个问题。对于单机容量小于100kW的光伏，其在配网低压侧（用户侧）并网，由并网控制器控制并网条件，当满足并网条件时自动并网，反之则随时脱网。对于发电容量在几百瓦到几千瓦的家庭用户，可通过220V插座实现“即插即得”。智能电网的发展推动了社会各方利用光伏发电的主动性，提高了光伏发电的开发力度和使用效率。

目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。如果没有公共电网支撑，分布式系统就无法保证用户的用电可靠性和用电质量。但是，国内电网目前不能满足光伏发电产业的发展需求，所以我国将建设以“特高压为核心”的智能电网，以解决光伏发电并网问题，促进新能源的利用。我国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术。构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的智能化电网。

目前，我国最大的地面并网型光伏电站——徐州协鑫20MW光伏电站正式投运。该电站采用多种跟踪方式安装光伏组件，并配有完善的计算机监控设施。此项目填补我国大型并网光伏电站建设领域的多项工程与研究空白。为我国电力事业加速发展，优化电源结构，促进节能减排，促进智能电网不断建设提供了保障和科研依据。

四、国外分布式光伏发电系统发展的可借鉴经验

1.采取经济杠杆保证光伏发电装机容量持续稳定增长。德国可再生能源法规定了光伏发电的补贴办法，对于屋顶光伏和地面光伏等各类光伏发电的应用模式发放补贴。

2.制定合理的分布式光伏发电管理方式，保证电网的安全运行。西班牙要求某一区域安装的分布式电源的容量为该区域的峰值负荷的50%以下，尽量避免分布式电源反送电。

3.分布式电源的大规模发展，需要投入大量资金升级电网。目前，德国已经开始采取一些间接措施来满足分布式电源接入配电网的要求，如升级改造接入点的上级变压器，重新配置馈线的电压条件和控制设备等。

4.通过全社会分摊的方式来解决一部分分布式光伏发电接入引起的电网改造成本。

太阳能具有资源充足、分布广泛、安全、清洁，技术可靠等优点，将太阳能光伏发电融入到智能电网之中，增加智能电网的功能，智能电网其高速、可靠、经济、安全的电能输送通道为光伏发电的电能输送提供了较好的保障，其发展与应用是相辅相成互相促进的。在国家政府的扶持下，它们的发展道路必将越行越远。