光伏储能电网经济运行的优化设计

陈 其 高忠旭 施海峰 顾华东

（国网浙江海宁市供电有限公司，浙江 海宁 314400）

分布式发电在当前的环境中是非常新型的，考虑到其对于资源的整合利用以及转化效率的可靠性和质量都非常高，同时还能在很大程度上满足不同环境对于用电的需求，因此在日常的建设中得到了很广泛的运用。但是由于这种发电模式在工作运行中也会存在一些问题，比如控制模式在操作性上非常复杂，同时成本投入也会相对比较高，技术基础在发展方面还不太成熟，在并网的过程阶段，其还会对整个系统的电压以及电流频率等特性产生一定的冲击，因此，光伏发电所带来的一些负面结果，严重影响到了其实际的运用特性。微网技术的全面发展，为解决这其中所存在的根本性问题提供了有效的方法以及途径，本文对此展开了相应的介绍。

1 光伏储能微电网运行模型分析

一般光伏储能微电网的发展与成本投入有关，通过对这些运行模式进行合理的运营计划和更改制定，不仅仅可以减少整个系统在投资上的成本，它还可以降低使用设备的更换频率。下文对光伏微电网优化模型进行了设计分析，以研究最优电网经济运行效益为主要目标。

1.1 光伏储能微电网系统构成分析

现今光伏储能微电网系统的整体组成包含发电、配电、蓄电以及逆变器等几个部分，同时负载也是其主要的组成分支。发电和蓄电模块会分别对逆变器进行接通，然后再经过一些导线的连接和变压，通过这样来流到系统的配电网络上。这种电网系统的组成结构，可以实现电能从光伏模块转移到公共的光伏发电负载模块，同时也能够实现蓄电和公共电网之间在能量方面的双向流动效果。如果系统处于离网运行模式，在公网离线时，就可以利用光伏发电在充足的阳光下为其提供电能量，并通过向负载供电将剩余的能量储存在整个电池组中。如果室外日照不足，则可利用光伏和电池结构为负载供电，以保持负载设备的正常运行。如果系统的运行方式接入电网，公共电网可以为电池和其他负荷同时供电，也可以将剩余电池出售给电网，以获得一定的经济效益。从整体上来看，在高峰时期，可以利用光伏发电模块来为公共配网提供一定的负载供电，这在经济效益方面表现非常良好。

1.2 系统组成单元的基本特性

整个系统单元的组成包括电池板、蓄电池、逆变器三个部分。对于电池板而言，其工作原理在于利用光电的复合效应来间接地把太阳辐射转换成一定的电量形式，然后再传输到稳定的发电装置上。电池板输出功率的水平与其自制材料和受热面积等方面有直接的关系，在相同的光照强度条件下，电池板的短路电流基本上会维持稳定的数值，但此时的开路电压就会随着温度的升高而出现一定程度的下降，因此，从这样可以得出结论：光伏电池的输出功率与光照强度成一定的正比关系，同时还与其所受到的温度面积呈一定的负比例关系。对于蓄电池而言，其是整个微网运行系统最常见的储能单元，在微网的系统建设上使用非常广泛。对于蓄电池的组成结构而言，其不仅可以抑制光伏在表现工作故障时的一些缺陷，同时还可以确保整个供电系统对于输电能力的水平有着稳定的保障。对于逆变器的组成结构，由于与蓄电池的结构上有相似的特征，因此所接入的电流形式均为直流电流。常见的直流电流的工作接入无法与交流进行直接的搭建，这样就可以借助逆变器的辅助功能来保障直流和交流的连接可以有良好的效果。在对逆变器的组成结构进行配置时，主要考虑其输出的功率和整机的效率等方面的参数，通过这样来把控逆变器在转变方面的实际效果。

2 光伏储能微电经济运行的设计优化案例

本文通过对某工程的示范实例进行结合，对其中的发电系统以及控制管理系统的方案设计进行了一定的介绍和分析。

2.1 整体的方案设计

在开展设计工作时，主要采用的是并网式的设计理念。已知某节能单元楼住楼的负荷为65 000 W，由于需要考虑其设计的余量，因此，在微电网的规划设计中要使其容量足够大。再根据实际电网运行情况，对剩余余量进行详细的划分，可以将其分解为四个相同的并网发电工作单元，每一个单元都通过逆变器来接入到一定的交流电网系统上。

2.2 发电系统的设计

光伏电池的发电主要采用多晶硅为材料来进行发电，这种电池在日常工作时所表现的共组和开路电压是不同的，因此，在输出的电压范围上水平也不太相同。在对每一个电池组列进行串联并网设计时，需要把相同的电池组列串联到一起来进行分析。对于一个电池组的串联系统而言，其需要配备四个并列的电池组结构。对于整个系统的并联效果而言，其成为四个并网系列单元工作效果的组合。

2.3 储能系统设计

在对整栋建筑楼进行电能供应时，必须考虑电能供应的可靠和输电稳定性，一般所采用的输电方式为光伏和储能相混合使用的一种方法。从整体上来看，就是在整栋建筑楼供电正常的情况下，通过借助光伏发电来为整栋楼房进行额外的负荷电能供应，一旦整栋楼出现断电的故障，那么此时就可以转变为储能系统来为整栋楼进行其他的电能供应。

2.4 系统运行说明

在整栋楼的供电处于运行状态时，系统的工作模式为并网的工作状态。对于与电能相接且主要的运行过程表现为：与并网控制系统的检测控制系统发挥着自身的检测功能，同时与电能的相应开关连接起到了一种辅助连接的作用。如果此时对应的检测设备处于正常的工作检测范围，那么并网的开关就会自动闭合。光伏逆变器如果处于市电工作的正常状态，此时一般会借助相应的参数设定来为光伏的其他辅助系统进行操作，通过这样来保证这些辅助设备的正常运行，来为额外的负载来供电。当系统处在并网运行模式时，PCS 的状态将会设定为充电状态。

3 结语

一般情况下，光伏储能微电网是可以实现分布式光伏发电，并实现与电网并网运行工作，突显出智能微网能量优化调度控制的效能。