关于新能源光伏发电技术的一些探讨思考
2019-11-29白鸽
白鸽
中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司 北京 100024
过去10 余年，我国的光伏产业规模快速扩张，商用技术屡破世界纪录，一举发展成为具有全产业链领先优势的科技产业。据麦肯锡咨询公司的一项研究显示，光伏产业是我国领先世界且具有极大竞争优势的产业之一。但与此同时，相对于先进国家，我国光伏产业在部分领域仍有不足，需要进一步找差距、补短板，继续巩固和提升我国光伏产业的国际领先地位。
1 光伏发电的发展现状
自2008 年大型光伏电站特许权招标政策在我国开始实施，一直到2011 年光伏电站上网优惠电价政策的出台，这些政策为我国在光资源充足、建设面积约束性小的西部地区建造规模化大型地面光伏电站提供了有利支撑，从而也确立了大规模光伏电站在光伏市场中的主体地位。分布式光伏主要是在我国东部地区逐步发展起来的，其真正的规模化应用则是从2009 年“金太阳示范工程”和“光电建筑应用”的实施开始。经过连续5 年的发展，截至2014年底，我国分布式光伏发电系统(包括离网光伏)的累计装机量为5GW，仅占全国光伏发电系统累计装机量的17．62%。
随着西部地区土地资源日趋紧张，用电负荷低、消纳能力差导致弃光限电问题凸显，再加上光伏发电具有波动性，不利于大规模输送，因此，国家能源局于2013 年调整了光伏发展战略，着力发展分布式光伏，提出“到2020 年分布式光伏装机量达100GW，装机量占比达56%”的目标，预计将超过大型地面光伏电站[1]。
2 光伏发电技术
有关人员还重点研究了太阳能光伏阵列和电池储能系统（BESS）等可再生能源型电力系统在低压电网中提供电压支持的能力，以及在孤岛型微电网中提供电压和频率支持的能力。除此之外，还研究了利用太阳能光伏在MPPT 中的作用来提供有功和无功（即非有功）功率控制，以及用于电网连接模式的电池储能系统。在Matlab/Simulink 软件中得到的仿真结果清楚地证明了所提出的控制方法的有效性。微电网是分布式发电机或微资源、储能装置和负载的集合，它们作为一个独立的可控制系统运行，能够向服务区域提供电力和热量。集成在微电网中的微资源由不到100 千瓦的小型装置组成，并配有电力电子（PE）接口。最常见的资源是太阳能光伏（PV）、燃料电池（FC）或以配电电压水平连接的微型涡轮机。当有充足的太阳辐照度时，微电网频率控制所需的有功功率小于MPP 时太阳能光伏发电机产生的有功功率，即pfcontrol
3 光伏发展技术的前景
近年来，除户用系统外，多数分布式光伏发电系统均建在有一定用电负荷的工商业园区内，通常利用工业厂房屋顶或园区内的空地搭建，装机量从kW 级到MW 级不等。但由于光伏发电系统夜间不能发电，且其随气候变化的波动性较强，因此，其不能保障持续可靠的电力输出。若为分布式光伏发电系统配备一定容量的储能，不仅可在夜间为园区提供电能，减少从外部电网购电的比例，还能减少白天光伏发电系统的波动问题，可根据用电负荷实际情况进行削峰填谷，提高“自发自用”电量的比例，提高项目投资收益率。此外，利用太阳能的热效应，增加集热、换热和储热系统，实现光伏发电、供热一体化，也是提高项目投资收益的有效途径。在配备储能设备的分布式光伏发电系统中，若光伏发电系统的发电能力大于所需的用电负荷，也可积极参与市场化交易，利用峰谷电价差进行盈利。表1 为各类资源区电价表，由表1 可知，在光伏时段电价中，Ⅲ类资源区的企业日常用电成本最高，一般工商业用电价格为0．8739 元/kWh，大工业用电价格为0．7572 元/kWh；Ⅱ类资源区的一般工商业峰谷电价差最高，为0．7070 元/kWh，Ⅲ类资源区的大工业峰谷电价差最高，为0．6385 元/kWh。由于一般工商业的用电价格较高，故采用此类峰谷电价更适合套利。经测算，目前增加储能的光伏发电系统所投入的运营成本正在以每年15%的速度下降。因此，高效率、低成本的储能将是未来分布式光伏实现平价上网的重大推动因素[3]。
表1 各类资源区电价表
4 结语
将分布式发电与配电网运行相互连接，就相当于在配电网运行期间嵌入分布式电源；而将微电网与配电网运行相互连接，就相当于电力系统之间能够形成互联并列运行。微电网技术与分布式电源的结合，可促使分布式电源接入的灵活性、智能性得到最大程度地激发，为各种分布式电源的并网运行提供最直接的接口。这可以说是分布式电源效能非常关键的运行方式。基于分布式电源与微电网技术进行延伸和开发，可将可再生能源与其进行对接，让负荷呈现多样化，从而可以更好地保证配电网安全、可靠地运行。
