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史珺博士:智能光伏微电网的特点与构建

添加时间:2014-03-31 10:34:25 来源:爱中国能源网

2) 储能技术
      无论是采用何种新能源,都不能完全保证微电网的供电绝对稳定。另外,在电源事故或电网故障的情况下,为了保证用电负荷的安全,储能系统作为备用电源也是必不可少的。
      目前,储能技术较为成熟的是铅酸蓄电池,但有寿命短和铅污染的问题。能够适用于智能光伏微电网的新型储能系统有如下几种:
      钒流体电池。该技术采用钒化合物作电解质,通过钒的不同电价的转换进行充放电。优点是容量大、电流密度大、供电稳定、充放电次数多(使用寿命长)、充放电效率高;缺点是,且目前成本较高,产业化不够成熟,市场规模受钒资源限制。
     飞轮储能。优点是充放电次数多、电流密度大、供电稳定、无化学反应;缺点是自放电较严重。
超级电容。优点是电流密度大、充放电次数多、寿命长、无化学反应;缺点是自放电严重,单次储能时间较短,产业化程度不够。
       以上各种新型储能技术目前均存在成本较高的情况。但随着产业化程度的不断成熟,相信产品的质量、性能、稳定性均将有大幅提高,成本也可以大幅度下降。
       微电网的储能系统要满足以下三种情况的要求:1)在电源或电网事故情况下,储能系统能够迅速替代电源,为微电网内部的负荷供电;这种情况,储能系统相当于紧急备用电源的角色,要求电流密度大;2)在微网内大型负荷启动时,由于电流往往数倍于运行电流,因此,可能正常电源的容量不足以满足负荷的启动要求,需要储能系统提供瞬时大电流;3)在光伏以及其它电网发电不足时,起到为微网内负荷供电的功能。
       目前,上述各种储能技术难以同时满足以上三个要求,可考虑各种不同储能方式的结合,例如,钒流体电池与飞轮或超级电容结合使用,即可避开各自的缺点,而满足微电网的储能需求。
3) 电力质量控制与保护系统
      智能光伏微电网的每个网内,都有电源和负荷。设计时,要求电源和负荷容量是基本匹配的。但是,由于可再生能源的发电自身的不稳定性,这种匹配只能在理想状态下实现。负载的变化、电源的波动,都需要通过储能系统进行调节。 
     每个微网都需要有一个微网控制中心,除了监控每个电源、负荷和储能的电力参数、开关状态和电力质量与能量参数外,还要通过开关控制对上述内部的电力调度进行控制,此外,微网控制中心还要对每个装置内部进行控制和调节,这种调控可以通过每个装置的本地控制器来进行,但必须与微网控制中心联网。
       微网控制中心还必须有在孤岛运行与并网运行之间的切换装置,和针对负荷、电源和电网的保护装置。
        微电网内部由于总体容量较小,因此,负荷阻抗的感性还是容性就对功率因数影响较大。为此,在微电网内部,必须根据负荷的阻抗性质配置相应的补偿系统。另外,多电源的并网可能会造成网内的谐波分量较大,纹波系数较高,因此,要有消除高次谐波的装置。
4)智能光伏微电网的信息系统
       而由于储能成本的限制,储能系统对于负荷和电源变化的调节不可能是无限的。因此,微电网在正常运行时,最好采取与主干电网并网运行的方式。在微电网的电源故障情况下,电网可以为微电网进行供电,而在微电网的负荷停机时,微电网要向电网发电。为此,需要进行微电网与主网的潮流控制,其中,微电网和主网要进行实时信息交换。
        通常,主干电网对于微电网的负荷变化或者发电量的变化是能够消纳的,但是,主电网对于这种变化需要一定的时间响应。如果是瞬时大容量的变化,无论是发电还是供电,都会对电网带来影响。为此,微电网内部的控制系统需要与主干网的电力调度系统联网进行信息通讯,要做到在电源或负荷变化时,先用储能系统调节供电,同时,通过信息系统将信息通报给主电网,并给主电网以充足的时间进行调度,这样,就可以保证微电网的供电和主电网的稳定。
       智能光伏微电网的信息系统还可以帮助微电网之间的互联和互相调度,这样,有助于主电网的稳定,减少主电网的供电压力。并在主电网故障时,减少故障对于微电网内负荷的影响。
四、智能光伏微电网的构建
       智能光伏微电网是以光伏作为主力发电,其它新能源为辅助动力,储能系统作为调节作用的,因此,首先要保证各发电单元的可靠性,同时,要求对天气变化(日照、风力等)的影响有一定的预测功能。其次,所有的发电系统必须根据微网内部的电压等级设计,进行开放性与规范性兼顾的互联。
        由图1可以看出,智能光伏微电网由光伏、微风发电、微型燃机发电等电源系统,钒电池、超级电容和飞轮等储能系统,网内负载,输配电系统、保护系统和微网控制中心(微网控制器)组成。所有的发电系统必须具备本地的智能控制功能,能够将本身的发电运行数据发送到微网控制中心,并通过微网控制中心送到外电网。

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