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分布式光伏發(fā)電特指采用光伏組件,將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)。它是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式,它倡導就近發(fā)電,就近并網(wǎng),就近轉(zhuǎn)換,就近使用的原則,不僅能夠有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量,同時還有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。
國家能源局“分布式發(fā)電管理辦法”中對于分布式發(fā)電的定義為:并網(wǎng)電壓等級在35kV及以下(東北地區(qū)66kV及以下),單個并網(wǎng)點功率20MW以下均屬于分布式光伏系統(tǒng)。
分布式光伏發(fā)電應(yīng)用場景
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的適用場合可分兩大類:
一是可在全國各類建筑物和公共設(shè)施上推廣,形成分布式建筑光伏發(fā)電系統(tǒng),利用當?shù)馗黝惤ㄖ锖凸苍O(shè)備建立分布式發(fā)電系統(tǒng),滿足電力用戶的部分用電需求,為高耗能企業(yè)提供生產(chǎn)用電。
二是可在偏遠地區(qū)海島等少電無電地區(qū)推廣,形成離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)或微電網(wǎng),由于經(jīng)濟發(fā)展水平的差距原因,我國仍有部分偏遠地區(qū)的人口沒有解決基本用電問題。
以往的農(nóng)網(wǎng)工程大多依靠大電網(wǎng)的延伸,小水電、小火電等供電,電網(wǎng)延伸困難極大,且供電半徑過長,導致供電能質(zhì)量較差,發(fā)展離網(wǎng)型分布式發(fā)電不僅可以解決處于無電少電地區(qū)居民基本用電問題,還可以清潔高效地利用當?shù)氐目稍谏茉矗行У慕鉀Q了能源和環(huán)境之間的矛盾。
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)概述
根據(jù)不同的應(yīng)用場合,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般分為并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)、并網(wǎng)儲能系統(tǒng)和多種能源混合微網(wǎng)系統(tǒng)等五種。
01并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
光伏并網(wǎng)系統(tǒng)由組件,并網(wǎng)逆變器,光伏電表,負載,雙向電表,并網(wǎng)柜和電網(wǎng)組成,太陽能電池板發(fā)出的直流電,經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電送入電網(wǎng)。目前主要有大型地面電站、中型工商業(yè)電站,小型家用電站三種形式。
由于并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不需要使用蓄電池,節(jié)省了成本。國家發(fā)布的并網(wǎng)新政策已經(jīng)明確表示,家庭光伏電站免費入網(wǎng),分布式發(fā)電光伏發(fā)電,一度電國家補貼0.42元,自己用電不花錢,多余的電還可以賣給電力公司。從投資的長遠角度,按家庭光伏電站25年的使用壽命計算,6-10年左右可以回收成本,剩下的十幾年就是純收益。
并網(wǎng)光伏系統(tǒng),負載優(yōu)先使用太陽能,當負載用不完后,多余的電送入電網(wǎng),當光伏電量不足時,電網(wǎng)和光伏可以同時給負載供電,并網(wǎng)逆變器依賴于電網(wǎng),當電網(wǎng)斷電時,逆變器就會啟動孤島保護功能,逆變器停止運行,太陽能不能發(fā)電,負載也不能工作。
02離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng),不依賴電網(wǎng)而獨立運行,廣泛應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等應(yīng)用場所。系統(tǒng)一般由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能控制器,逆變器、蓄電池組、負載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過太陽能控制逆變一體機給負載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池通過逆變器給交流負載供電。
這種系統(tǒng)由于必須配備蓄電池,且占據(jù)了發(fā)電系統(tǒng)30-50%的成本。而且鉛酸蓄電池的使用壽命一般都在3-5年,過后又得更換,這更是增加了使用成本。而經(jīng)濟性來說,很難得到大范圍的推廣使用,因此不適合用電方便的地方使用。
對于無電網(wǎng)地區(qū)或經(jīng)常停電地區(qū)家庭來說,離網(wǎng)系統(tǒng)具有很強的實用性。特別是單純?yōu)榱私鉀Q停電時的照明問題,可以采用直流節(jié)能燈,非常實用。因此,離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是專門針對無電網(wǎng)地區(qū)或經(jīng)常停電地區(qū)場所使用的。
03并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)
并離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于經(jīng)常停電,或者光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價比上網(wǎng)電價貴很多、波峰電價比波谷電價貴很多等應(yīng)用場所。系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能并離網(wǎng)一體機、蓄電池組、負載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過太陽能控制逆變一體機給負載供電,同時給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池給太陽能控制逆變一體機供電,再給交流負載供電。
相對于并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng),并離網(wǎng)系統(tǒng)增加了充放電控制器和蓄電池,系統(tǒng)成本增加了30%左右,但是應(yīng)用范圍更寬,當電網(wǎng)停電時,光伏系統(tǒng)還可以繼續(xù)工作,逆變器可以切換為離網(wǎng)工作模式,光伏和蓄電池可以通過逆變器給負載供電。
離并網(wǎng)一體機交流有兩個接口,一個接口是接入電網(wǎng),逆變器可以通過這個接口向電網(wǎng)送電,電網(wǎng)也可以通過這個接口向蓄電池充電,當電網(wǎng)停電時,這個接口也同時停電,還有一個輸出接口接重要負載,只要蓄電池有電,這個接口就一直有電,可以做為應(yīng)急電源使用。
04光伏并網(wǎng)儲能系統(tǒng)
并網(wǎng)儲能光伏發(fā)電系統(tǒng),能夠存儲多余的發(fā)電量,提高自發(fā)自用比例,應(yīng)用于光伏自發(fā)自用不能余量上網(wǎng)、自用電價比上網(wǎng)電價價格貴很多、波峰電價比波平電價貴很多等應(yīng)用場所。系統(tǒng)由太陽電池組件組成的光伏方陣、太陽能控制器、電池組、并網(wǎng)逆變器、電流檢測裝置、負載等構(gòu)成。當太陽能功率小于負載功率時,系統(tǒng)由太陽能和電網(wǎng)一起供電,當太陽能功率大于負載功率時,太陽能一部分給負載供電,一部分通過控制器儲存起來。
在一些國家和地區(qū),以前裝了一套光伏系統(tǒng),后來取消了光伏補貼,就可以安裝一套并網(wǎng)儲能系統(tǒng),讓光伏發(fā)電完全自發(fā)自用。并網(wǎng)儲能機可以兼容各個廠家的逆變器,原來的系統(tǒng)可以不做任何改動。當電流傳感器檢測到有電流流向電網(wǎng)時,并網(wǎng)儲能機開始工作,把多余的電能儲存到蓄電池中,如果蓄電池也充滿了,還可以打開電熱水器。晚上家庭負載增加時,可以控制蓄電池通過逆變器向負載送電。
05微網(wǎng)系統(tǒng)
微電網(wǎng)(Micro-Grid),是一種新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),是由分布式電源、負荷、儲能系統(tǒng)和控制裝置構(gòu)成的配電網(wǎng)絡(luò)。可將分散能源就地轉(zhuǎn)換為電能,然后就近供給本地負載。微電網(wǎng)是一個能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng),既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行,也可以孤立運行。微電網(wǎng)是相對傳統(tǒng)大電網(wǎng)的一個概念,是指多個分布式電源及其相關(guān)負載按照一定的拓撲結(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò),并通過靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。微電網(wǎng)對于可再生能源分布式發(fā)展具有關(guān)鍵作用,微電網(wǎng)將多種類型的分布式電源有效組合在一起,實現(xiàn)多種能源互補,提高能源利用率。能夠充分促進分布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入,實現(xiàn)對負荷多種能源形式的高可靠供給,是實現(xiàn)主動式配電網(wǎng)的一種有效方式,是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)過渡。
通過微電網(wǎng)可充分有效地發(fā)揮分布式清潔能源潛力,減少容量小、發(fā)電功率不穩(wěn)定、獨立供電可靠性低等不利因素,確保電網(wǎng)安全運行,是大電網(wǎng)的有益補充。微電網(wǎng)可以促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代,從經(jīng)濟環(huán)保的角度可以發(fā)揮巨大作用。
專家表示,微電網(wǎng)應(yīng)用靈活,規(guī)??梢詮臄?shù)千瓦直至幾十兆瓦,大到廠礦企業(yè)、醫(yī)院學校,小到一座建筑都可以發(fā)展微電網(wǎng)。微電網(wǎng)作為分布式電源優(yōu)化集成的一種方式,成為全世界關(guān)注的焦點。在中國智能電網(wǎng)的發(fā)展中,微電網(wǎng)將占有重要的地位。
微網(wǎng)系統(tǒng)由太陽能電池方陣、并網(wǎng)逆變器、PCS雙向變流器,智能切換開關(guān),蓄電池組、發(fā)電機,負載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,通過逆變器給負載供電,同時通過PCS雙向變流器給蓄電池組充電;在無光照時,由蓄電池通過PCS雙向變流器給負載供電。
微網(wǎng)系統(tǒng)和純離網(wǎng)系統(tǒng)相比的主要優(yōu)勢:
?。?)應(yīng)用范圍更寬,離網(wǎng)系統(tǒng)只能脫離大電網(wǎng)而使用,而微網(wǎng)系統(tǒng)則包括離網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)所有的應(yīng)用,有多種工作模式。
?。?)系統(tǒng)配置靈活,并網(wǎng)逆變器可以根據(jù)客戶的實際情況選擇單臺或者多臺自由組合,可以選擇組串式逆變器或者集中式逆變器,甚至可以選擇不同廠家的逆變器。并網(wǎng)逆變器和PCS變流器功率可以相等,也可以不一樣。
(3)系統(tǒng)效率高,微網(wǎng)系統(tǒng)光伏發(fā)電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器,可以就近直接給負荷使用,實際效率高達96%,雙向變流器主要起穩(wěn)壓作用。
(4)帶載能力強,微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器和雙向變流器可以同時給負載供電,當光照條件好時,帶載能大可以增加很多。