户用太阳能发电与市政电网联合供电模式浅析

肖钒，肖辉

(国网黄冈供电公司，湖北 黄冈 438000)

户用太阳能发电与市政电网联合供电模式浅析

肖钒，肖辉

(国网黄冈供电公司，湖北 黄冈 438000)

在分析研究了太阳能发电发展现状的基础之上，提出了“户用太阳能发电与市政电网联合供电”模式，指出其具有更大的发展潜力，并介绍了这种模式在节能性、环保性、稳定性以及安全性等方面的突出优点。

太阳能发电；分布式；可再生能源

引言

随着世界经济飞速发展，能源与环境已经成为人类生存和发展需要解决的紧迫课题。太阳能作为一种新型的清洁可再生能源，在开发和利用过程中不会对环境造成破坏。然而，由于受季节、气候，以及地理位置等因素的影响，太阳能发电是不稳定的[1]。为了弥补这一缺陷，当今使用的是太阳能发电与其他发电源配合的供电模式。随着公共电网覆盖面积的增大，以及太阳能开发和利用力度的增强，我们认为：户用太阳能发电与市政电网联合供电这种供电模式，必将受到更多的关注。

1 太阳能发电的发展现状及发展前景

1954年美国贝尔研究所的PEARSON等3位科学家在美国首次研制成功了实用的单晶硅太阳能电池，从此诞生了将太阳能转换为电能的实用光伏发电技术。随后日本于1974年开始国家“Sunshine计划”。1990年德国率先提出并实施“一千屋顶计划”，1997年美国宣布实施“百万太阳能屋顶计划”，2000年安装光伏容量超过40MW。

进入21世纪的今天，太阳能光伏发电这种新兴产业开始向民用领域渗透，最明显的是在民用建筑设计、施工中的应用，在船舶、交通枢纽等运输业中也有应用。在化石燃料日趋紧张的今天，太阳能资源的开发利用存在着无限潜能。根据欧洲JRC的预测，到21世纪末可再生能源在能源结构中将占到80%以上，太阳能发电将占到60%以上[2]。

2 太阳能发电常用供电模式

2.1 地面大型太阳能电站

大型太阳能光伏电站的发电特点：①在发电侧进行并网，而且电流是单方向的，不存在储能系统；②输出并入高压电网(10KV,35KV)；③功率较大，兆瓦级及以上；④一般距离负荷中心较远；⑤自动跟踪或聚光电池一般都是用在此类电站；⑥太阳能光伏阵列的遮挡源主要为云、鸟的排泄物或积雪。

2.2 分布式太阳能发电系统

分布式太阳能光伏发电系统，又称为分散式发电系统或分布式供能系统，是指靠近用电现场并且配置容量相对较小的太阳能发电系统，用来满足特定用户的需求，以及支持现存配电网的经济运行[3]。

分布式太阳能得发电特点：①太阳能光伏电源处于用户侧，可以很大程度上减少对电网供电的依赖，进而减少了电能传输与分布的成本和损失；②充分发挥建筑物表面的优势，有效减少太阳能光伏电站的占地面积；③与智能电网、微电网设计有有效接口，运行灵活，在适当的条件下还可以脱离市政电网独立运行。

3 太阳能发电输出特性

光伏电池的等效模型如图3.1所示:

图3.1 光伏电池的等效模型

其中，Ipv为光生电流，Id为等效二极管电流,Rp为并联等效电阻(KΩ数量级)，Rs为串联等效电阻(小于1Ω)，U为光伏电池输出电压(工作电压)，I为光伏电池输出电流(工作电流)，光伏电池的等效伏安特性表达式为：

(3-1)

其中，Io为二极管反向饱和漏电流(数量级为10-4A)，q为电子电荷量(1.6×10-19C)，A为二极管理想参数(当T=300K时，约为2.8)，K为玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)，T为实际温度。

4 户用太阳能发电与市政电网联合供电模式的特点

户用太阳能发电与市政电网联合供电模式一共有三种工作状态：(1)当阳光充足，太阳能发电功率足够满足负载功耗时，此时单独由太阳能发电端给负载供电，市政电网端部输出能量；(2)当太阳光不充足时，太阳能发电功率不足以满足负载的功率需求，但同时仍可以发出一部分电能，此时负载端优先使用太阳能发电端的电能，余下不足的部分再由市政电网端来进行补充；(3)当遇上阴雨天，太阳能系统不能发电时，此时负载单独由市政电网端供电。而且在供电时，太阳能电网在任何情况下都不会有能量流向市政电网，只有当太阳能发电不能满足负载的功耗时，市政电网作为补充供应，这种供电方式的主要特征是：(1)控制器中不包含任何类似蓄电池等储能装置，保证太阳能电网发电就地使用；(2)太阳能电网发电的使用，不会对市政电网的正常供电产生任何影响；(3)太阳能电网发电不会向市政电网提供能量，保证太阳能电网发电不向市政电网的功率流动；(4)太阳能电网发电作为优先电源，市政电网作为补充电源，保证太阳能电网发电高效、优先的使用；(5)不仅可以供给交流负载，还可以供给直流负载。

5 结束语

本文在对太阳能发电现状以及目前几种太阳能发电系统常用供电模式的研究基础上，提出一种户用太阳能发电与市政电网联合供电模式。通过分析认为，户用太阳能发电与市政电网联合供电模式适用于中小型户用用电系统，它大大降低了市政电网的用电负荷，减少了对不可再生能源的消耗以及对环境的破坏，随着太阳能电网覆盖面积的扩大，其开发的潜力也将越来越大。

[1] 朱震宇.国外太阳能光伏产业发展政策借鉴及启示[J].中国市场,2016(13):76-78．

[2] 王伟，吴犇，金科．太阳能光伏/市电联合供电系统[J]．电工技术学报，2015(10)．

[3] Matthis Brinkhaus,Dieter Jarosch,Jörg Kapischke．All year power supply with off-grid photovoltaic system and clean seasonal power storage[J]．Solar Energy．2014，85：2488-2496．

肖钒(1985.12-)，女，汉族，湖北黄冈人，助理工程师，大学本科，国网黄冈供电公司，电力系统市场优化与研究。

TM614

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1671-1602(2016)24-0018-01