太阳能光伏发电微电网技术探究

董金才

（南京国电南自软件工程有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

随着市场光伏发电产业的全面发展，光伏发电微电网技术体系受到了更多的关注。通过整合具体技术内容，建立集成化管理模式，从而实现经济效益和社会效益的和谐统一。

1 太阳能光伏发电微电网概述

根据发电形式，太阳能光伏发电可以分为并网发电和独立发电。结合我国电网相关规定，在电网接入方案中采取太阳能光伏低压并网模式，能够利用分布式电源体系完成具体工作。通过有效推进微电网技术发展，基于分布式电源类型开展系统优化工作，从根本上规避分布式电源应用中存在的弊病[1]。电源为整个系统提供基础能量，利用微电网技术对电源和负荷予以调控，以形成平衡态。一旦电网出现异常，微电网技术就能利用断路器实现适当的断路操作，为微电网孤岛模式工作效能的提升和电网系统的安全稳定运行提供保障。

根据《国家能源局关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》，微电网技术体系主要分为联网型新能源微电网和独立型新能源微电网。在微电网技术应用过程中，基于太阳能光伏发电的基本需求，打造安全可靠、智能友好的应用界面，同时采取多电源一致性技术、多电源协调控制技术等保证整体电网结构的裕度和调控效果都能符合规范要求[2]。微电网基本组成如图1所示。

图1 微电网基本组成

2 太阳能光伏发电微电网设计

基于太阳能光伏发电微电网技术的应用要求，整合具体的技术要素，保证设计环节的合理性，最大程度上提高系统的控制水平。具体设计内容如图2所示。

图2 太阳能光伏发电微电网设计内容

2.1 太阳能电池组合方阵

对于太阳能光伏发电微电网技术而言，电池组合方阵设计是非常关键的环节。借助组合方阵能够有效提高管控效率，避免单一太阳能电池电压参数和电流参数过小产生异常，维持负载输出功率。在太阳能光伏发电微电网技术体系设计中，要将太阳能电池组设为最小的电源单位，并按照并联的方式将其构建成组合方阵结构，为微电网技术体系发挥有效价值提供支持[3]。

2.2 储能蓄电池

在规范应用环境中，电源能有效控制功率输出的处理，一旦外界对其产生影响，就会制约太阳能光伏发电微电网技术的应用效果。因此，要结合微电网应用要求设置对应的储能蓄电池（如图3所示），保证能借助相应的控制模式将直流电转变为化学能，为存储和电能调节工作的顺利开展提供保障，并在需要供给电能的情况下利用化学能转化电能的方式完成电能输出。

图3 储能蓄电池实物图

2.3 充放电控制器

在电网系统中，充放电控制器（如图4所示）就是基础型蓄电池保护装置，能有效降低蓄电池频繁过充放电造成的影响，延长电池的使用寿命。要想发挥充放电控制器的优势，需要结合蓄电池电压数值和最大负荷数值比较结果评估蓄电池的具体过充放电临界点，借助智能动态控制模块在系统达到临界点后控制充放电控制器，及时终止充放电操作，以保证系统能处于良好的运行状态[4]。

图4 充放电控制器实物图

目前，太阳能光伏发电微电网技术在全面发展和进步，要想更好地适应行业的发展和进步，就要提升充放电控制器开关装置的精密性和安全性，维持良好的监测和保护效果，保证智能电网建设过程中智能控制环节的合理性[5]。

2.4 子系统

在太阳能光伏发电微电网技术体系中，子系统是功能实现的关键环节之一。为了保证子系统运行的稳定性和可控性，在设计环节就要完成光伏模块、逆变器并网等的处理，保证相应子系统单元的独立性，维持三项交流电接入升压器和电网融合的平衡。

3 太阳能光伏发电微电网技术应用与展望

3.1 太阳能光伏发电微电网技术应用

基于微电网技术的应用和推广，能够更好地满足人们对清洁能源的应用需求。相较于传统的风能、生物能，太阳能无论是获取方式还是维护成本都具有更为突出的优势，因此在新型能源应用模式中建立太阳能光伏发电微电网技术体系具有重要价值[6]。

3.1.1 新能源组合形式互补

尽管太阳能的获取范围更为广泛，但是天气情况会对能源的存储量产生影响。在天气较为良好的环境下，太阳能光伏发电模式会按照规范要求完成供电服务。在与电网主干相连后，太阳能光伏发电的容量会大大增加，此时会对当地的电网运行产生不同程度的影响，一旦这种影响超出限定的标准，就会对当地电网形成较大的冲击。通过配合使用微电网技术体系，打造更加可控的新能源组合形式，实现互补控制，降低能源波动造成的影响，最大程度上提高太阳能光伏发电系统运行的稳定性。若是太阳能供电出现波动，则可以借助其他能源形式予以补给[7]。

3.1.2 储能技术体系

对于新能源发电供给模式而言，储能技术体系的关键在于储能稳定性，太阳能光伏发电微电网技术的应用模式中需要对储能技术结构予以升级。现阶段，太阳能光伏发电微电网技术的应用要满足一定的条件才能维持储能的规范性和可控性。

电源或是整个电能供给网络出现异常时，储能技术要发挥其应用价值，通过备用电源为太阳能光伏发电微电网提供电能，利用大电流密度的储能元件完成相应工作，有效替代传统供电电源。为了维持整体系统运行的规范性，在提供瞬时大电流的同时，确保整个系统供给模式能满足微电流技术对大型负荷启动的实际需求，维持应用管理的平衡，保证电荷控制的可靠性。太阳能光伏发电微电网系统大型负荷启动过程中，其需要的电流要远远高于实际运行电流，只有建构完整的供给模式，才能保证系统运行正常[8,9]。

3.1.3 电力质量控制和保护系统

为了保证太阳能光伏发电微电网技术的应用效果，微电网电源和负荷本身就处于规范匹配的状态。但是太阳能光伏发电和负荷匹配的设想在实际工作环境中会受到诸多因素的影响，不稳定性和波动性都会制约电能供给效果，此时就要对电力质量控制和保护系统予以优化。依托微电网控制中心，实现对电源、负荷、储能以及开关状态等实时性情况的掌握，利用本地控制器予以管理，在孤岛运行和并网运行切换的基础上结合负荷、电源以及电网建立最优保护体系。

3.2 太阳能光伏发电微电网技术展望

随着科学技术的不断发展和进步，通过整合太阳能光伏发电微电网技术的具体应用和技术要点，从而为新能源发电水平的全面提高奠定基础。将太阳能光伏发电微电网技术和建筑予以融合，在屋顶、建筑立面等模块上应用光伏发电模块，通过增加光伏面积的方式提升太阳能的收集效率，保证能量转换的最优化。此外，积极推进新型技术材料的研发进程。由于传统微电网电池的主要材料是硅，但是多晶硅材料市场价格浮动较大，因此要全面加大薄膜电池、砷化镓电池等新型电池技术的研发力度，为太阳能光伏发电微电网技术应用经济性的提升提供支持[10]。

4 结 论

太阳能光伏发电微电网技术的发展具有重要意义，通过积极贯彻落实安全性和经济性协同控制的原则，在优化能源转换率的同时合理控制电网运行成本，从而促进电力系统可持续发展。