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一、光伏产业发展的必要性
1.化石能源、核能
集中式的大型发电站都存在一个问题,从发电厂将电能输送给用户的过程将会产生输电损耗,一般会超过电厂输出发电量的10%。我国目前的能源结构采用火力发电和核能,这种大型发电厂都造成极大的浪费。
(1)化石能源
对于资源缺乏的国家和地区,需要从资源丰富的国家进口煤炭、石油,在运输的过程中将会增加成本,同时也将本国的命脉握在了别人手中。化石燃料在使用过程中还会产生大量二氧化碳、粉尘、硫化物等,特别是煤炭,虽然煤炭相比于石油、天然气储量最多,价格野相对便宜,但对环境造成的污染也是最大的。随着大家对生态环境的重视以及煤、石油、天然气的有限性,化石能源的使用会收到限制。虽然目前也采取“煤炭气化”提高燃烧值,“碳捕捉和封存”来降低燃烧过程产生的二氧化碳,但无疑这样的做法也会增加发电成本。
(2)核能
核电站建设周期长,资金投入高,核废料的产生不但增加处理成本还会给环境带来潜在的危险。核电站废弃以后还需要大笔的资金处理核电站,所需要的资金接近核电站的建设费用。在提炼核能反应堆原料的过程中,也需要大量的传统能源,也就是说核能发电也会产生二氧化碳,并不是不产生任何二氧化碳。另外,核发电的主要原料铀的储量约为475万吨,目前每年消耗约7万吨[1],也就是说按照目前的消耗速度,核能还能维持不到70年的时间。
2.其他可再生能源
风能与太阳能一样,存在发电量不可控、不稳定的缺点,另外风力发电机主要以大型为主,除了太阳能-风能路灯外,城市也不太可能建设大型的风力电机。
生物质能的利用主要通过生物质发电,乙醇燃料以及生物柴油[2]。生物质发电主要原料为农作物秸秆及农林废弃物,收集困难,产业化技术水平不高。乙醇燃料主要原料为粮食,就目前我国现状将粮食大量生产乙醇燃料不太现实。生物柴油原料为动物或植物油脂,加工技术还有待进步,另外含油作物种植也面临占用土地的矛盾。
水力发电也是清洁的可再生能源,2014年我国水电发电量占全国总发电量的19.2%。目前,我国水电开发容量已达到技术可开发量的52%左右,发电量占到技术可能量的40%左右。水力发电修建大坝会对整个生态环境造成破坏,而且水力发电储量也不能完成满足经济发展需要。
因此,综合对比各种能源,未来的能源主要是可再生能源,而太阳能储量大、分布广泛,是未来必不可少的一种能源形式。
二、未来光伏产业的发展方式
1.分布式光伏电站将成为主要形式
著名的电器工程学家爱迪生就预言:未来的发电是分散式的,虽然光伏产业发展之初,大多数的光伏科学家也将发展的重心放在大型光伏电站及聚光式光伏电站。上世纪德国提出的“千家光伏屋顶”以及后来的“十万家光伏屋顶”,美国的“百万屋顶”计划,特别是日本的“阳光”计划,在2008年日本个人住房光伏发电量占日本总装机容量的80%以上,成为日本光伏发电的主体。光伏系统由于其独特性可以建设任意大小的发电站,那么未来更多的就是建设中小型的分布式光伏电站,也就是将光伏电站与建筑有机的结合在一起。这样的结合,不另外占用土地面积,维护方便,当地发电当地使用没有输电损耗,可以将光伏组件部分替代建筑材料节省成本,同时光伏系统覆盖在建筑表面还能起到保温隔热的作用降低建筑能耗。
2.行业、企业标准将进一步完善
建立完善且与产业发展适应的光伏产业标准体系是光伏产业健康发展的必要条件,包括光伏产业基础通用标准、光伏制造设备、光伏材料、光伏电池和组件、光伏电源并网电能质量等多方面。我国目前也陆续出台了相应的标准,但与国际相比还不完善,另外还需要根据我国的具体情况做一些相应的调整,以适合我国光伏产业的发展。
3.光伏电池将趋于多样化
既然未来主要发展方向为分布式的光伏电站,特别是与建筑结合在一起,为了满足发电及建材的双重要求,必然对光伏系统提出多样化的需求,包括太阳电池原材料多样化、形状多样化、颜色多样化以满足人们对于美观、安装维护方便等方面的要求。
三、我国光伏产业未来发展需要注意的几点问题
1.人才的培养
我国光伏产业的发展比较晚,在2002年之前除了一些特殊领域,光伏还没有作为大规模应用的电源,到2002年底全国装机容量累积只有6兆瓦,因此更加没有系统的人才培养方案。光伏产业大规模发展需要大量的专业人才,包括改进生产工艺、改进太阳电池结构提高发电效率、寻找替代原材料、系统设计安装、系统维护都需要专业人才。同时由于各企业产品质量良莠不齐,需要专业的质量检测人员对产品进行检测,让消费者能够买到合格的产品。
2.加大对相关知识的普及、培训
要大规模的普及,必须要让所有人对光伏产品有一定了解,就我国目前的情况来看,除了光伏发展比较好的几个地区以外,人们对于光伏完全不了解,这就需要政府以及光伏从业者提高宣传力度,让人人了解光伏。
3.成本进一步降低
光伏一直以来都被认为是“昂贵”的代名词,虽然严格意义来讲,在2011年就已经实现了个别地区光伏发电成本与化石能源发电成本一致,但要大规模使用光伏电池还需要做进一步努力,可以通过改进生产工艺、提高电池发电效率、提高使用寿命、降低辅助材料成本、光伏系统的合理设计与安装,从整个系统上实现成本降低,从而降低光伏发电成本。
4.相关基础设施完善
光伏材料、太阳电池、光伏组件质量是否合格需要相应的检测设备,光伏发电要及时并网需要完善的电网结构、电能质量检测以及电能合理调节,只有这些基础设施也能够得到完善,光伏产品质量才能得到保证,光伏发电才能随时发电随时上网,也才能吸引更多的人安装光伏电池。
5.与其他可再生能源的协调
要满足全球所有的电力需求,需要安装300亿千瓦的光伏系统才能满足全球电力需求,而安装数亿光伏系统所需要的面积仅相当于半个法国[1],因此,寻找足够的安装面积并不是问题,真正的挑战是光伏系统发电的不稳定性。一直以来限制光伏产业发展的主要原因除了价格以外就是光伏发电的不稳定性,在冬季太阳辐射强度下降的情况下,发电量也会降低。有效的解决方案就是将太阳能发电与其他的可再生能源发电结合起来,包括风力发电、生物质能发电、水力发电等构成一个综合性混合能量系统,由于它们之间具有互补性,这样的组合不仅会是最清洁的能源结构还是成本最低的能源结构。
四、总结
在日益严峻的能源形势和生态环境形势压力下,太阳能光伏产业前景广阔,未来光伏产业的发展更多的是呈现分布式以及多样化的发展方式,我国虽然取得了显著的成就但要实现大规模的普及作为主要的能源利用形式,还有很长的路要走,需要光伏专业人士一起的努力。
参考文献:
【关键词】 光伏发电 现状 问题 应用前景
1 光伏发电的发展及现状
早在十九世纪中期,法国科学家贝克雷尔就通过实验发现了“光伏效应”,证实了光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。在1954年,美国科学家首次制作完成了单晶硅太阳电池,从此进入了将太阳光能转换为电能的光伏发电新时代,而作为最基本光电池材料的晶体硅在光伏发电产业中也一直占据着统治地位。进入到20世纪90年代后期,光伏发电产业的发展更加迅速,工作效率和生产规模都有了大幅度提高,与此同时光伏组件的生产成本直线下降到3美元以下。在发展中国家的范围内,印度的光伏发电产业一直处于领先地位,有50多家公司从事与光伏发电技术有关的制造业。进入二十一世纪以来,许多发达国家先后出台了包括光伏发电在内的可再生能源计划,对光伏发电和太阳能电池的研究生产在欧、美以及亚洲都开始大规模地进行。目前为止,主要的光伏发电技术和产业规模都集中在美国、日本和欧盟,其光伏发电市场份额占到了全世界光伏发电总量的五分之四左右。为了成为世界光伏发电市场的领头羊,美国和日本先后出台有关太阳能技术和光伏发电的研究开发计划,如百万屋顶计划和日本的新阳光计划。由此可见,在国际大环境和大市场下,光伏发电产业的发展势头是十分迅猛的。
1959年我国成功研制出首个具有实用价值的太阳能电池,并于1971年成功应用于我国第2颗人造卫星中。1979年我国开始实现单晶硅工厂化,在此之后引进了国外光伏发电产业的先进生产技术和生产水平,初步形成了属于我国的光伏产业。而在进入2000年以后,由于受到国际环境的影响和国际市场的驱动,我国的光伏产业迎来大发展,光伏发电技术和产业日益增多,光伏发电技术渐渐应用于通信、交通、天气、偏远地区等不同领域.太阳能电池的使用率也逐年提高。尽管我国的光伏发电水平从总体上来看同国外比较还有一定距离,但我国的光伏产业发展已初具规模。
2 我国光伏发电发展过程中存在的问题
2.1上游产业污染严重
虽然太阳能源和光伏产业属于绿色无污染的能源产业,但利用太阳能的上游产业和硅材料的相关生产和加工会对环境带来很大的污染。例如太阳能薄膜电池制造时会伴随四氯化硅和氯化氢等废气污染物。特别是四氯化硅,如若处理不当,极有可能会变成某些酸性物质,从而对土壤带来污染和破坏。我国将大部分目光放到了光伏产业的优点优势上,对太阳能制造引起的相关消极影响却缺乏有效的重视和监管。
2.2 缺乏统一的管理和协调机制
我国拥有众多光伏发电企业,且产业化产品中出口份额占了很大一部分比例。但中国太阳能光伏发电企业在大部分时间内只重视自身企业的发展和利润,忽略了同类企业之间的团结和协作,往往无法团结对外,这就导致了当我国光伏产业面临国际带来的反倾销危机压力时,无法采取有效的应对方法。造成这种局面很大的原因在于中国太阳能光伏发电产业缺乏统一的组织或者协调机制,去管理光伏企业之间的利益纷争,仅仅只靠少量的光伏产业协会显然无法满足光伏发电产业快速发展的要求。
2.3 对光伏产业的扶持力度不够
尽管光伏发电和太阳能电池的成本已经减少了数十倍,但同传统发电手段相比价格依旧过高,这也成为制约光伏发电发展的重要因素,因此想要大力发展光伏产业,就必须依靠本国政府的大力扶持。但我国政府针对光伏产业的扶持力度仍有所欠缺。在美国,采用太阳能光伏产品的家庭会获得政府一定数额的补助。在法国和印度,使用可再生资源的企业项目都会享受减税免税的优惠,而在我国,此类针对光伏产业的优惠政策和扶持手段仍需出台和完善。
2.4 部分群众的认识不足
光伏发电虽然并非近几年的事,但对我国大部分人,尤其是偏远地区人民来说是个新事物,因此不可避免地在推广过程中存在各种问题和困难。很多人缺少对光伏发电的足够认识,或多或少存在着不信任的态度,这也反映了政府和相关部门对光伏发电产业缺乏有效宣传与指导,导致消费者认识不足。
3 光伏发电未来的发展方向与应用前景
光伏发电是人类目前研发的新型能源中最可靠、最有代表性的发电工艺,可以预计,在不久的将来光伏发电必定会代替传统发电方式,成为发电方向的主流。欧洲光伏工业协会的最新研究成果表明:到2020年,全球光伏组件产值每年能达到40GW,系统的总装机容量接近195GW,届时光伏发电的产量会占到全球发电量的1%左右[1]。而到2040年时,光伏发电的比例会快速上涨到21%左右。世界能源组织研究结果表明:光伏发电为世界总发电带来的贡献呈飞跃式发展,从2000年的0.01%,到2020年的1%,到2040时比例会达到五分之一左右。
能源问题和环境问题都是我国迫切需要解决的问题,我国经济的发展方式也急需透过传统的手段,寻找新的解决办法。发展光伏发电产业,积极开展可再生能源利用,是我国未来发展的一个重要方向。在未来发展我国太阳能光伏产业的道路上,我国应采取上网电价均摊方式,通过降低光伏产业成本来促进太阳能发电产业的快速发展,在技术成熟后进而过渡到取消法规,使其真正成为切实具有竞争力的新型发电技术,实现能源的可持续发展。在未来我国光伏发电发展过程中,要建立具有先进水平的国家级太阳能光伏研发中心,并根据我国国情建立不同的产业基地,例如在我国西部成立硅材料生产基地,而在东部沿海地带建立太阳能电池产业基地,在加大光伏发电研究的同时还要积极研发应用光伏的系列产品,包括光伏建材、光伏家电、光伏灯具和文具等。在发展光伏发电产业的同时,要加强学习和吸收其他新型发电产业优势,通过开展独立光伏电站、城市并网光伏电站和风光互补电站的建设和示范来大力培育我国光伏发电市场。
4 结语
相信在不久的将来,人类会更加主动和高效地利用好光伏发电产业的优势,为光伏发电创造更广阔的应用前景。
关键词:我国;光伏发电;问题
1 前言
光伏发电具有较好的资源优势和发展前景,投资建设光伏发电可为企业开辟新的盈利空间。但企业不能盲目、无序地开发项目,无论采取哪种开发模式,都必须了解光伏发电的投资成本和投资风险,并作出合理规划,以提高投资决策的科学性,进而获得较高的经济效益。
2 目前光伏发电的大趋势
环境问题在最近几年变得越来越突出,多以绿色发展理念的倡导越来越刻不容缓,全世界已经将低碳经济定位经济发展的方向和导航标,也越来越重视太阳能光伏产业。大力发展战略性新兴产业,例如节能环保、新能源等,在我国“十二五”规划纲要里被提出,新能源产业发展的中点也转向太阳能热里利用以及光伏光热发电、生物质能等。太阳能光伏产业发展收到各方面的的重视,目前我国的太阳能光伏产业链已经趋于完整。随着我国的太阳能光伏发电的大规模应用以及快速发展,多晶硅大规模产业化生产及应用技术形成了较为成熟,从现有的生产工艺水平看,我国已可实现整个多晶硅生产产业链和系统内部的封闭运行,排放水平已接近零。各国的光伏发电规模不断的快速增长,但是我国光伏发电的增速必将将远高于其他各国的平均水平。在光伏发电大国调控措施下,其成本下降迅速,光伏产能普遍过剩,而其市场面临的发展环境较为复杂。在这样情况下,世界及我国光伏发电规模仍会快速增长,且我国光伏发电的增速将远高于世界平均水平。目前来看其持续增长不会改变。最近几年各个光伏发电的国家纷纷调整电价补贴政策。这些国家实行这些目的就是为了避免由于其本下降太快而引发市场过热和行业暴利。最近的一次事件:在日本的福岛,其第一核电站核泄漏,这起事件引发了部分国家对核电前景的担忧,但是同时推高了政府对其发展的预期。
3 发展存在的主要问题
目前,制约光伏发电规模化发展的主要有以下两点。
3.1我国的技术标准不太完善
我国进入光伏发电技术领域比较晚,目前并网电站现在都还处于试验性并网状态,并网易产生谐波、三相电流不平衡,输出功率不确定性易造成电网电压波动、闪变,因此需要满足一定的并网技术标准。在2005年的《光伏系统并网技术要求》为推荐性国家标准,《光伏发电站接入电力系统技术规定》为指导性国家标准,且已超使用期限。2009年,国家电网公司了《光伏电站接入电网技术规定》(试行),但该标准对光伏电站分类较为粗放,缺少有针对性的细化条款。千瓦级小型屋顶并网光伏发电系统可能是未来我国分布式光伏发电应用的重要发展方向,但该标准并没有对接入220伏居民电压的技术要求作出相应规定。
3.2 我国的管理办法不太统一
国际市场上,国外的设备价格比较高,而且远高于国内。同时特许权招标项目业主为了压缩成本,也倾向于采购低价设备,所以国内市场上以次充好的问题屡见不鲜,没有好的设备,工程的质量就难以保障。随着我国科技的不断发展,现在我国已经具备检测光伏产品和入网的能力,不过在检测认证管理办法上还是有所缺失。没有统一的管理办法,没有出台强制性的办法。
4 促进太阳能光伏行业的发展
2009 中国光伏发电高峰论坛,专家一致认定,虽然全球太阳能光伏产业进入了调整阶段,但发展大势不会改变,太阳能产业是新能源产业中最富前景的产业。所以, 对已投产并有良好基础的多晶硅企业, 可调整发展脚步, 苦练内功, 稳定系统, 提高质量, 降低消耗, 应对市场变化。对人才资金实力雄厚的在建多晶硅企业, 借市场萧条、原材料价格低迷之际, 用低成本完成项目建设, 等待经济复苏; 对无技术保障、无人才和资金优势的企业, 宜借此机会, 调整发展方向, 尽可能减少损失, 有能力的企业可以兼并重组。
4.1 促进产业升级
对于众多能源企业来说,迅速适应新的形势、加快结构优化、提高经营水平、避免投资过热等是迫在眉睫的大事。例如国家着手限制耗电较高的多晶硅项目,但对耗电量较低的多晶硅项目还是比较鼓励的。新建多晶硅项目规模必须大于3000 吨/年。
4.2 淘汰高污染企业
多晶硅并不是一个高污染行业, 只有做不好才会造成污染。污染有两种原因: 一是资金不投入, 二是技术达不到水平。为此, 国家应该加强规范, 把高能耗和高污染的企业淘汰出局。未来政府应该提高企业进入的环保门槛。环保不达标的企业规模再大都不能进入这一行业。国家制定针对多晶硅产业健康发展的引导政策,更多应该从提高环保门槛的角度入手。这也将会成为未来的政策发展方向。
4.3 促进能耗下降
在改良西门子法中,将副产物四氯化硅氢化为三氯氢硅是有效利用资源、降低多晶硅生产成本的一个关键步骤。传统的热氢化方法是在高温(1 250 ℃) 和高压(0.5MPa) 下进行的,其缺点是高能耗和高成本;而冷氢化工艺在500 ℃的温度下即可完成反应,这种技术不仅能降低生产过程中的能耗,而且还可以减少80%的占地面积,经测算,每生产1kg 多晶硅,利用冷氢化技术将比热氢化技术减少10 美元成本。从全球范围来看,改良西门子法采用热化学气相反应路线,这是其能耗高、生产成本高的根本原因,我们应该着重发展低成本多晶硅新技术产业,用等离子体增强化学气相反应与流化床结合的技术逐步取代改良西门子法。
4.4 促进行业联合
政府和企业必须进一步联合推动, 制定相关政策,建立产业联盟, 提高多晶硅产业的进入门槛, 产学研用联合促进我国多晶硅行业迈上一个新台阶。国内太阳能产业链上下游企业科研联合攻关是提高我国光伏产业竞争力行之有效的措施。建议国家应该牵头搞一个千吨级的企业, 国家支持一部分资金, 由参与的企业进行投资, 把工程技术人员及专家集中起来, 共同开发,技术对参与企业开放, 这样可以避免各个企业的低水平重复开发, 减少资源浪费, 推动行业整体技术水平的提高。
4.5 应作为战略产业考虑
虽然新能源前景广阔,但现在只是刚刚见到一丝曙光。我们在大力发展新能源的同时,也要保持清醒的头脑――新能源还远没有到“唱主角”的时候。新能源是未来的希望,但不是今天的支柱。
5 结束语
总之,发展光伏发电,目前对中国来说是一个比较奢侈的东西。目前还不到大规模放开发的时候。回顾世界能源发展的历史,每一次能源转型,都要经历艰巨、长期的发展过程。尽管石油和煤炭等化石能源是导致全球气候变暖的原因之一,但世界对化石能源的依赖将长期存在,未来数十年新能源都难以占据主流地位。我们需要几十年的努力,才能把新能源产业真正打造出来。
参考文献:
[1]王斯成.光伏发电的四大关键问题[J].中国电力企业管理,2009(19):143.
[2]沈国良,赵旭升.太阳能光伏发电系统的原理及其发展[J]. 科技创新导报,2008(01):213.
关键词:MPPT;定电压跟踪法;扰动观测法;电导增量法
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)29-0257-03
当今世界正迅速地从工业化社会向低碳社会转化,能源利用正向可持续发展方向转变,因此发展绿色能源成为趋势。太阳能光伏发电由于其可再生性、清洁性等特点,正在发展为全世界绿色能源组成中的重要部分。
最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,MPPT)技术是光伏发电高效利用的关键技术之一,同时MPPT技术是光伏发电系统中的一个通用综合性技术,涉及光伏阵列建模、优化技术、电力电子变换技术及现代控制技术等。因此,在光伏发电系统中,普遍采用MPPT技术,以求高效利用太阳能。
1变换器主电路
为了便于比较各种MPPT算法的优缺点,本文建立统一的光伏发电系统模型,如图1所示,采用Boost变换器、电阻性负载。为了便于分析几种MPPT算法最大功率跟踪的效率,Boost变换器中器件均采用理想器件。
2光伏系统的最大功率点跟踪技术
2.1定电压跟踪法
定电压跟踪(Constant Voltage Tracking,CVT)法是最早出现的光伏功率输出控制算法。在辐照度大于一定值并且温度变化不大时,光伏电池的输出最大功率时其输出电压在某一值附近,只要控制光伏电池输出电压在该电压处,即可控制太阳能电池板输出最大功率。
进一步研究发现,光伏电池最大功率点电压u。与光伏电池的开路电压Uoc之间存在近似的线性关系,即
Umpp≈k1oc (1)
其中,式1系数k1的值取决于光伏电池的特性,一般取值大约在0.8左右。
CVT算法采用PI控制器,给定值Umpp、太阳能光伏电池的输出电压Upv与PI调节器之间的关系如图2所示。
2.2扰动观测法
扰动观测法(Perturbation and Observation method,P&O)是目前最常用、也是研究最多的一种MPPT方法。其工作原理是:先让光伏池工作于一给定电压点上,随后周期性地、微小定量地增加或减少光伏电池的输出电压U或I(扰动),根据扰动量的变化的方向及光伏电池输出功率变化方向,再决定下一步扰动量的变化的方向。以此不断寻找、逼近光伏电池的最大功率点。
本文光伏发电系统的变换器采用Boost变换器,将太阳能电池的扰动量由电压U或I改换为变换器开关管的导通占空比扰动量AD,依据Boost的工作原理,扰动观测法的算法原理流程如图3所示。
2.3电导增量法
电导增量法(Incremental Conductance,INC)从光伏电池输出功率随输出电压变化率而变化的规律出发,提出的MPPT算法。
光伏电池的功率电压(P-U)曲线可以看成一个单峰值的曲线,在最大功率点出dP/dU=0。光伏电池的瞬时输出功率为
P=-IU (2)
将式(2)两边对光伏电池的输出电压u求导,则
(3)
当dP/dU=0时,光伏电池的输出功率达到最大,则可以推导出工作点位于最大功率点时需要满足以下关系
(3)
实际中以I/U近似代替dI/dU,则使用电导增量法进行最大功率点跟踪时判据为
(4)依据Boost的工作原理,INC的算法原理流程如图4所示。
3仿真分析
为了验证CVT、P&O和INC等MPPT算法有效性及跟踪效率,仿真时设置了太阳辐射强度变化及环境温度变化时太阳能电池最大功率输出跟踪效果。其他仿真参数为:仿真时间步长10-6s,采样时间步长10-4s,开关管的开关频率50kHz,开关管导通占空比扰动步长为0.001。
CVT、P&O及INC等MPPT算法借助Visual C++编程生成的动态链接库文件及PSIM的DLL模块实现,PSIM的DLL模块如图5所示。
图6、图7、图8分别为CVT、P&O和INC算法在25℃时功率跟踪波形图。
图9、图10、图11分别为CVT、P&O和INC算法在35℃时功率跟踪波形图。
关键词:分布式发电;虚拟发电厂;调度管理;绿色能源
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.192
1 分布式电源调度管理模式研究
21世纪智能电网的发展方向是分布式能源的建设,分布式电源调度管理模式有利于提高电力能源的利用率,在促进能源的可持续发展的基础上,减少电力工业生产造成的污染排放。分布式电源一般容量比较小,主要分布在距离用户近的区域,分布式电力能源的建设可以实现就地向用户提供电力能源,减轻了电力能源传输的压力,分布式电源的应用十分普遍,通过协调控制可以提高综合电力能源的利用率。分布式电源调度管理可以在电网出现停电故障的时候,保证重要负荷的有效供电,保证电网主网供电的稳定。分布式电源调度管理可以有效的解决偏远地区供电需求的问题。我国的分布式电力能源的建设还是处于起步阶段,我国的十二五的工作计划已经将分布式电力能源的建设作为电力工业发展的一个重要的发展方向。分布式发电系统的研究和应用,在我国大电网的环境下,促进了分布式电源管理功能和集中式发电之间的协调运作,是今后我国电力系统发展的一个必然的趋势。
2 虚拟发电厂运行特点分析
虚拟发电厂是我国未来电力工业的新型管理模式,对分布式能源进行整合,实现分布式储能和分布式发电,实现对分布式力能源的统一管理,使分布式能源参与系统的调度和运行。虚拟发电厂把分散的电源、分散的储能设备和可控复合结合在一起,虚拟成一个独立的虚拟电力系统,在功能和控制性方面与大型的发电厂比较类似。虚拟发电厂可以对接入的分布式电源进线统一管理,虚拟发电厂可以储存大量的电能,与外网的的连接具有永久性的特点,是一个开放性的系统。虚拟发电厂对内部电网的管理可以使资源得到优化的配置,虚拟发电厂的通信控制系统保证内部电网的运行协调互动,解决了分布式电源的内部消耗问题。虚拟发电厂对外网进行供电,进行双向的能量交换,同时保证对内部负荷进行供电。虚拟发电厂对分布式电源的调度管理与传统电源调度管理比,具有更大的调度管理空间,虚拟发电厂的分布式电源调度管理在市场中占有一定的优势。
3 虚拟发电厂分布式电源调度管理模式研究
对虚拟发电厂分布式电源发电模式的研究我们通过风力发电、光伏发电和微型燃气轮机发电进行研究。风力发电与常规的能源比,是可持续利用的能源,对环境没有污染,自然界的风能资源是巨大的,全球的可以次序利用的风能资源可以达到214MW。从风能的调度性分析,风力发电随机性大,而且变化迅速,风力发电的能源的调度性比较困难,风力发电需要大量的常规发电设备和机组提供支持,地区性的差异也决定了风力发电的差异性,所以我们对风力发电的管理可以充分利用地区互补性。光伏发电是太阳能发电中的一种,光伏发电技术比较成熟,光伏发电利用半导体的的光能效应,把太阳能辐射的能量转变为电能,在光伏发电系统中要安装储存能源的装置。光伏发电受光照和温度的影响很大,光能发电的随机性强,在短期内光能发电变化快。微型燃气轮机发电是通过大功率输出的燃气轮机,把天然气和汽油作为动力原料,通过驱动高速发电机进行发电。微型燃气轮机发电稳定性和可靠性高,污染小,并且能源的利用率高,微型燃气轮机发电是技术比较成熟的分布式电源,微型燃气轮机发电通过冷热电联产运作模式可以把能量的综合利用率提高到85%以上。分布式冷热电联产也叫做冷热电三联供电系统,是把制热、制冷和发电结合到一起的分布式供能系统,微型燃气轮机冷热电三联供电系统结构图如图1所示,微型燃气轮机冷热电三联供电系统结构主要由微燃气轮机和溴冷机组组成,具体运作模式是通过对天然气的燃烧,带动微燃气轮机进行发电工作,燃烧产生的高温烟气进入余热炉,可以为用户提供供暖的需要,高烟气体也可以通过溴化锂的化学反应产生制冷的作用。分布式式冷热电联产可以提高能源的利用率,降低污染物的排放。
4 总结
智能化和绿色能源是电力工业的发展方向,虚拟电厂分布式电源调度管理的提出,对电力工业电能开发和环境保护具有一定的研究意义,可以有效的解决分布式电源调度管理中出现的问题,提高了电力工业能源的利用率,保证了电力能源的可持续发展。
参考文献:
[1]赵波,张雪松,洪博文.大量分布式光伏电源接入智能配电网后的能量渗透率研究[J],电力自动化设备,2012(08).