光伏发电微型电网（微网）技术简介

为了解决风电、太阳能发电等分布式电源的间歇性、波动性，不能离网运行以及大量分布式能源接入对电网冲击大等问题，可采用微网技术。微网作为分布式发电设备接入和管理的一种有效形式，可以从根本上改变传统的应对负荷增长的方式。

1.光伏发电微网技术研究

分布式光伏发电及微网运行控制项目是国家电网公司坚强智能电网第二批试点项目之一。在实施过程中，河南公司被选为试点，重点结合河南财政税务高等专科学校光伏发电示范工程开展技术研究。河南省太阳能平均年日照数为2113h，太阳能资源年理论储量每平方米1315kW·h，每年每平方米（m²／a）地表吸收的太阳能相当于162kg标准煤热量。根据河南省的环境条件，太阳能发电主要以屋顶并网发电为主，接入系统的方式主要为分布式电源接入配电网方式。据预测，河南省总计可用于光伏发电的屋顶面积达20亿m²，建筑物南立面墙近2.5亿m²，预计可装机容量超过400万kW。

河南财专位于郑州市郊区，可开展太阳能屋顶利用面积超过4.3万m²，屋顶开阔平坦，坡度小于3％，且无杂物堆积和其他设备存放，光伏发电装机容量最大峰值可达2000kW，一期项目装机511kW。项目采用分布式发电、储能接入与微网运行控制技术，研究分布式光伏电源对配网规划、网损、潮流、电能质量、继电保护等方面的影响，并将建设200kW·h储能系统和配套微网控制系统。

河南分布式光伏发电及微网运行控制项目，是国内首个完整实现微电网运行状态监控、分布式发电接入微网控制、间歇性能源发电预测、功率分配调度与发电控制、电能平衡和负载控制的应用平台，为分布式电源发展提供规范化、标准化依据。

项目组在河南财专建立一套微网，供电范围为7栋宿舍楼和学生食堂。河南财专微网中具有相对完备的小型电力系统的基本内容，包括光伏电源、储能电源、用电负荷、控制单元和保护单元等。以光伏、储能和用电负荷作为微网，可以实现并网到离网，离网到并网的平滑过渡。当微网内的光伏发电大于负荷需求时，储能系统将多余光伏发电存储，尽量减少光伏发电向系统的上一层穿透。在用电高峰期，储能系统向微网中的负荷供电，以减少对市电的供电需求；在用电低谷期，储能系统可以自动蓄能充电。储能系统的另一个功能是应对市电停止供应等突发情况，在夜间无光伏发电且出现市电停止供应，这时，储能系统将是保证河南财专学生宿舍照明的关键。该校共有1100间宿舍，每间宿舍照明负荷为40W，总照明负荷约为45kW。应急照明时段按从18～23时计算，再综合考虑其他因素，储能系统需储备200kW·h电能，因此建设200kW·h储能系统完全可以应对上述突发情况。图19-4为教学楼光伏电站。

2.光伏发电微网实验室

（1）实验室简介 光伏发电微网实验室由国际合作实证研究项目资助，该项目是列入我国政府和日本政府之间的能源科技合作框架的项目之一。2007年9月，由国家发展和改革委员会、浙江省发展和改革委员会以及日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）签订项目基本协定书（Basic Agreement），日本NEDO提供项目建设和实证研究资金，我国提供场地和配套设施，中日双方共同开展项目建设和实证研究。我方承担单位是杭州电子科技大学，日方承担单位是日本清水建设研究所、日本明电舍（株）公司和日本中国电力（株）公司。中日双方就光伏发电微网系统的关键技术开展合作实证研究。

图19-4 教学楼光伏电站

（2）实验系统组成 光伏发电微网实验室是由120kW太阳能光伏发电、120kW柴油机发电、蓄电池储能系统、超级电容（EDLC）补偿系统、电能质量调节器（PQC）、瞬间电压跌落补偿器（DVC）、干扰发生装置和电能供需控制系统（Power Demand＆Supply Control System）组成的并网光伏发电微网系统。这是国内第一个光伏发电微型电网实验系统，也是目前国际上唯一的光伏发电比例达50％、电源容量为240kW的实验微型电网，具有国际先进水平，同时具有工程示范性。图19-5为微网结构。

（3）实验项目

1）微网并网运行和独立运行时，供电的稳定性和安全性验证和评价。

2）微网中的供需控制方法研究。(www.xing528.com)

图19-5 微网结构

3）对瞬时、短周期（数秒时间内）负载变动的追随性能。

4）微网独立运转时，对检测装置的性能实验。

5）最大限度地利用太阳光发电等自然变动能源对配电网电能质量的影响。

6）微网并网运行和微网独立运行，电能供需平衡。

微网整合了分布式发电的优势，降低了分布式发电对电网的冲击和负面影响，提出了一种新的分布式能源组织方式和结构。光伏发电微网系统是以太阳光发电为主要电源，并另需有稳定电源（如微型燃气轮机、大容量蓄能装置等）配合。

3.分布式光伏发电并网研究

1）国家电网公司及河北省电力公司，组织河北省电力研究院进行“分布式光伏电源接入配电网的规划设计和运行控制技术研究”，对分布式光伏电源的运行特性、对配电网的影响、接纳能力、计量技术、实时监控和信息采集方案、备用电源容量等12个专题进行了系统的研究；研发了可靠性分析、配电网仿真、孤岛检测、广域测量等软硬件，建设了小型屋顶光伏发电系统和实验研究平台；编写了实时监控和信息采集典型方案；制订了分布式光伏电源接入配电网规划设计导则及运行管理规定等。

2）“分布式光伏电源接入配电网的规划设计和运行控制技术研究”项目，由国家电网公司智能电网所属浙江公司承担，系统地建立了分布式光伏电源静态、暂态和可靠性分析等全系列仿真模型，完成了电网消纳光伏电源能力、光伏发电对电网电能质量影响等10个方面的专题研究，提出了消弭光伏电源对电网影响的应对法，编制了分布式光伏电源接进配电网典型设计方案、规划设计导则和运行节制导则，标志着分布式光伏发电推广应用实现了重大打破。该项目研究成果已在浙江省30多个光伏电源接进配电网的规划设计和运行节制中获得应用，并将在国家财政部、科技部、住房和城乡建设部、国家能源局等四部门确定的首批13个光伏发电集中应用示范区中推广。

4.风电、光伏发电、储能及智能输电“四位一体示范工程”

由国家科技支撑计划和金太阳示范工程重点支持的国家风光储输示范工程（一期），在河北张家口市张北县成功投产。国家风光储输示范工程是由科技部、财政部、国家电网公司和河北省政府于2009年实施的重大科技示范工程，由国家电网公司组织实施，旨在解决我国大规模发展新能源面临的技术瓶颈，促进我国新能源技术及产业健康持续发展。一期工程形成了联合发电互补机制及系统集成、全景监测与协调控制、功率预测、源网协调和大规模储能五大关键技术。工程规划建设500MW风电场、100MW光伏发电站和110MW储能电站，规划总投资100多亿元。一期建设风电100MW、光伏发电40MW、储能20MW，配套建设1座220kV智能变电站，总占地2568亩，总投资约33亿元。示范工程重视数据记录、测试工作、管理制度、质量保证体系建设。示范工程以“技术先进性、科技创新性、经济合理性、项目示范性”为总要求，以风光发电控制和储能系统集成技术为重点，加强对风光互补和风光储配比的分析研究，实现新能源的平滑输出、计划跟踪、削峰填谷、调频调压等控制目标，解决新能源大规模并网的技术难题。如在联合控制方面，采用自主研发的联合发电智能全景优化控制系统、风光功率联合预测系统和储能电站监控系统，通过多尺度全天候风光功率预测技术，实现多种运行模式，达到源网友好互动，为风电、光伏发电和储能联合控制及调度提供准确的分析与决策。在风力发电方面，采用许继、金风等国内知名风电厂商产品，小东梁风电场安装24台2MW双馈风电机组，孟家梁风电场安装15台2.5MW和2台3MW永磁直驱风电机组、2台1MW垂直轴永磁风电机组；在光伏发电方面，采用无锡尚德、力诺太阳、福建钧石等国内知名光伏厂商产品，光伏西区采用固定方式布置28MW多晶硅组件，光伏东区安装12MW多晶硅、单晶硅、非晶薄膜、背接触式组件，跟踪方式涵盖固定式、平单轴、斜单轴和双轴跟踪，成为具有多种比较、多种展示功能的光伏电站，积累多种形式的运行试验数据；在储能技术方面，由比亚迪、中航锂电、浙江万向等多家国内著名电池厂商生产的磷酸铁锂电池组成14MW储能系统，首次在国内外实现多种储能系统的统一集成监控、协同配合新能源发电的示范应用。