分布式調(diào)度儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

李瀟瀟 徐忠良 李?lèi)倫? 趙音 劉國(guó)超 姜璐

摘 要：本文將傳統(tǒng)分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中融入了調(diào)度儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)分布式調(diào)度儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，闡述了四種主要運(yùn)行模式，介紹了智能調(diào)度控制器的作用，最后分析了本課題的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，本文的工作可為光伏和儲(chǔ)能技術(shù)的研究者提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：分布式；調(diào)度儲(chǔ)能；光伏發(fā)電系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.072

1 緒論

分布式光伏系統(tǒng)主要應(yīng)用到公共建筑及民用住宅，是今后太陽(yáng)能利用的主要發(fā)展方向。分布式光伏系統(tǒng)的一種應(yīng)用是通過(guò)市電并網(wǎng)接入到國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)；它的另一種應(yīng)用就是光伏發(fā)電與儲(chǔ)能相結(jié)合，既可以應(yīng)對(duì)不便于接入電網(wǎng)情況的限制，又可以解決無(wú)電地區(qū)電能使用問(wèn)題[1-2]。

德國(guó)和日本在最近幾年相繼啟動(dòng)分布式光伏并網(wǎng)儲(chǔ)能補(bǔ)貼政策，目前德國(guó)已經(jīng)完成了一百萬(wàn)戶(hù)的儲(chǔ)能示范工程；美國(guó)特斯拉公司在2016年8月份宣布并購(gòu)Solar City公司，將其Power Wall儲(chǔ)能系統(tǒng)與屋頂光伏進(jìn)行整合推向市場(chǎng)；澳大利亞在2015年啟動(dòng)了分布式儲(chǔ)能政府補(bǔ)貼市場(chǎng)。目前我國(guó)積極倡導(dǎo)開(kāi)放式售電業(yè)務(wù)市場(chǎng)，已經(jīng)成立的眾多售電公司為該技術(shù)的推廣提供了保障平臺(tái)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的分布式調(diào)度儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏陣列、鋰電池組、并網(wǎng)逆變器、切換開(kāi)關(guān)、智能調(diào)度控制器、并離網(wǎng)雙向逆變器六部分，系統(tǒng)原理如圖1所示，主要運(yùn)行模式如下：

（1）白天日照強(qiáng)度達(dá)到光伏陣列可發(fā)電條件，電網(wǎng)正常，關(guān)閉切換開(kāi)關(guān)，光伏陣列產(chǎn)生的電能通過(guò)并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)輸送電能；并離網(wǎng)逆變器中的斷路器K1和K2閉合，電網(wǎng)的電能既供給居民負(fù)載使用，又通過(guò)并離網(wǎng)逆變器中的雙向電路對(duì)鋰電池組進(jìn)行充電。

（2）白天日照強(qiáng)度達(dá)到可發(fā)電要求，電網(wǎng)異常，閉合切換開(kāi)關(guān)，光伏陣列產(chǎn)生的電能通過(guò)并離網(wǎng)雙向逆變器中的MPPT電路為鋰電池組進(jìn)行充電；并離網(wǎng)逆變器中的斷路器K1斷開(kāi)、K2閉合，鋰電池組中的電能通過(guò)雙向電路向居民負(fù)載供電。

（3）夜間電網(wǎng)正常，切換開(kāi)關(guān)關(guān)閉，光伏陣列不發(fā)電；并離網(wǎng)逆變器中的斷路器K1和K2閉合，電網(wǎng)的電能既供給居民負(fù)載使用，又通過(guò)并離網(wǎng)逆變器中的雙向電路對(duì)鋰電池組進(jìn)行充電。

（4）夜間電網(wǎng)異常，切換開(kāi)關(guān)關(guān)閉，光伏陣列不發(fā)電；并離網(wǎng)逆變器中的斷路器K1斷開(kāi)、K2閉合，鋰電池組的電能通過(guò)雙向電路逆變后向居民負(fù)載供電。

此外通過(guò)智能調(diào)度控制器可以通過(guò)手機(jī)等終端設(shè)備隨時(shí)隨地地控制本系統(tǒng)中各個(gè)主要設(shè)備的投入和斷開(kāi)，并可以設(shè)置三種模式，分別是用戶(hù)最賺錢(qián)模式（儲(chǔ)能分時(shí)段自動(dòng)存入便宜的谷棄電，在電力系統(tǒng)用電高峰時(shí)段通過(guò)并網(wǎng)逆變器賣(mài)給系統(tǒng)或其它用戶(hù)）、零逆流模式（太陽(yáng)能自發(fā)自用、余量存儲(chǔ)，確保用戶(hù)側(cè)光伏能源不送入電網(wǎng)，用戶(hù)優(yōu)先使用太陽(yáng)能發(fā)出的電能，不夠的部分由電網(wǎng)補(bǔ)充）及用戶(hù)零排放模式（特定的用戶(hù)負(fù)載條件下將該系統(tǒng)工作模式變?yōu)楠?dú)立光伏系統(tǒng)供電模式，系統(tǒng)與電網(wǎng)完全斷開(kāi)）。

3 本課題的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

通過(guò)本課題的研究可實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的智能定制、主動(dòng)推送和資源優(yōu)化組合。推動(dòng)分布式資源、電力負(fù)荷資源、儲(chǔ)能資源之間通過(guò)市場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，促進(jìn)個(gè)人、家庭、企業(yè)等小微用戶(hù)靈活自主地參與能源市場(chǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度引導(dǎo)能源的生產(chǎn)消費(fèi)行為，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的生產(chǎn)和消費(fèi)一體化[3]。此外把存量的分布式儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管控和運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化管理，將推動(dòng)電能通過(guò)多種形式自由靈活交易，包括提供能源租賃、緊急備用等服務(wù)。此外分布式儲(chǔ)能群可解決電力系統(tǒng)的削峰填谷問(wèn)題，通過(guò)智能光伏大數(shù)據(jù)綜合管控平臺(tái)，將分布式小型儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)智能物聯(lián)網(wǎng)形成多戶(hù)聯(lián)網(wǎng)儲(chǔ)能群，把與分布式儲(chǔ)能處于同一電網(wǎng)的棄風(fēng)棄光等電能存儲(chǔ)起來(lái)，在用電高峰時(shí)借助于智能光伏管控平臺(tái)向電網(wǎng)輸送，從而獲得經(jīng)濟(jì)收益。

4 結(jié)語(yǔ)

本文將分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)融合到一起，設(shè)計(jì)了分布式調(diào)度儲(chǔ)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式光伏與儲(chǔ)能調(diào)度技術(shù)一體化的靈活應(yīng)用模式。通過(guò)調(diào)度儲(chǔ)能技術(shù)用大數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)削峰填谷的作用，用戶(hù)可通過(guò)該系統(tǒng)的應(yīng)用帶來(lái)新的收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]石慶均，江全元.包含蓄電池儲(chǔ)能的微網(wǎng)實(shí)時(shí)能量?jī)?yōu)化調(diào)度[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，33（05）：76-82.

[2]段俊東，栗維冰，薛靜杰.基于經(jīng)濟(jì)調(diào)度的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)儲(chǔ)能容量研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，34（6）：860-866.

[3]高文杰，井天軍，楊明皓，沈冬.微電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)控制及其經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法[J].中國(guó)電力，2013，46（01）：11-15.

作者簡(jiǎn)介：李瀟瀟（1980-），男，遼寧沈陽(yáng)人，博士，高級(jí)工程師，主要研究方向：光伏系統(tǒng)優(yōu)化和光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。