基于风光储一体化的新型农村配电网研究

范文博 林兴达

关键词：风光储一体化;新型农村配电网;新能源发电

引言

社会经济的发展和人们生活水平的提升，使社会生产和生活所需的电量显著增加，同时，对电能质量提出了更高的要求。传统的发电技术已不能满足电能的实际需求，甚至会引发更严重的能源与环境问题。对此，加速新能源发电技术在电力系统中的应用，不仅能在一定程度上提升电能的供应量，而且能有效减少能源消耗与环境污染问题，促进电力行业的可持续发展。

一、新型农村配电网结构分析

图1为新型农村配电网示意图，拟将各个村庄的配电网构建成基于风光储一体化的微电网，由综合管理平台系统统一控制，将风光电源、交直流负荷、储能系统、控制系统统一整合，构建一个完全可控且具有一定独立性的系统，同时接入大电网，组建适当独立且与大电网并行运行的新型配电网。利用主动并网技术、电力供需平衡高效互动技术、智能微电网调度技术等核心技术，实现不同新型农村配电网之间相互连接，最终实现全国乃至全球的能量互联互通。光伏电源和风力电源具有随机性与不连续性，不仅需要保持稳定的功率输出，还需要保持稳定的电压输出。光伏电源为直流电源，风力电源为交流电源，为了统一调度管理，减少交流—直流或直流—交流的变换环节，光伏电源与风力电源同时接入直流母线，储能装置采用双向直流—直流电路接入直流母线，直流母线与交流母线之间采用逆变器连接。

二、农村配电网总体现状

区电网结构薄弱，建设与改造的关系得到妥善处理，新农村配电网建设模式可以推广，以避免重复和低水平改造。

三、发展太阳能储能的重要意义

（1）推进能源向低碳化和清洁性方向转型。太阳能独特的清洁性、太阳能发电过程中的低碳化都是减少发电对于环境污染的重要措施，而将太阳能转化成为电能后再储存起来更是增加了对于清洁性能源的使用率。（2）提升光伏发电和输电的效率。储能模式已经成为了未来可再生能源发展领域中不可获取的研究方向。（3）增加能源领域的经济价值。作为未来能源行业的一部分，储能最终是需要创造价值的。

四、储能技术的应用

太阳能是大自然的主要能源之一，它非常清洁和容易获得。然而，由于地球运动造成了昼夜交替和季节变化等自然现象，大大限制了太阳能的使用时间，因此，迫切需要世界各国超越太阳能的时间限制，保持稳定和持续的能源收集和供应现阶段光伏储能技术主要有四种类型，即电池储能、超级电容器储能、惯性飞轮储能和超导储能。其中，电池被广泛用作高功率和高质量区域的一种可靠的模块化节能技术。最常见的电池是锂离子电池、液体电池、铅酸电池等。超级电容器是由特殊材料制成的多孔介质，比普通电容器的电常数高，因此具有更大的容量和更强的耐压性，同时保持普通电容器的快速能量释放特性。相关研究表明，将超级电容器与电池相结合有助于增加安装时间和减少内部损耗，从而有助于提高电力系统的可靠性和成本效益。此外，惯性飞轮储能技术和超导储能技术在电力系统的稳定性和可靠性优化方面发挥着重要作用。

五、光伏发电技术

在自然现象中，太阳辐射是持续进行的，每秒太阳辐射的能量相当于500万吨标煤所产生的能量，可见太阳辐射所蕴藏的能量相当巨大。如果能充分合理利用这部分能量，必然会取得可观的经济效益和环保效益。光伏发电技术的原理主要是光电效应。光伏发电系统中主要包括蓄电池、电池控制器、光伏电池组、直交流逆变器等。对于太阳能电池组来说，其种类类型相对较多。其中比较常见的有晶硅电池，这种电池又可以分为单晶电池和多晶电池。而对于硅基薄膜光伏電池来说，这种电池不仅工作效率较低，而且在使用过程中存在严重的环境污染和威胁人类身体健康等问题。因此，这种类型的电池使用并不常见。聚光光伏电池是现阶段工作效率最高的一种电池类型，但是这种电池的应用需要配备散热器和聚光系统等设备，这些设备的投入成本相对较高，远远高于聚光光伏电池发电所产生的经济效益。因此，对于聚光光伏电池的推广应用，还需要经过一定的试验改进，以确保经济性能满足实际需求。

六、风能发电

这种发电方式需要在常年风力强大的地区展开，同时，由于每日的风向无法通过人力来控制。所以，要在安装风力发电装置时，在开阔位置上选择好设备的安装位置及角度，角度的不同会影响风力对设备的推动能力。而如果设备工作区域存在遮挡物，也会影响风能的转化效果。所以，应当确保东南西北四个方位都有对应的风力装置，这样不论风向如何变化，都可以保证当天的风力充足，从而顺利将风能转化为动能，带动发电机完成发电工作。实际上，风力发电的成本比较高，尤其是发电装置的运维管理工作流程复杂，工作难度大。同时，风力发电方式的占地面积较大，设备运作时还会产生较大的噪音。所以，供电公司通常需要将发电厂建设在郊区，建设在远离人烟的地方。另外，应科学控制好风力设备的运作速度，定期做好设备的清洁、维修、保养等基础工作，保障风力发电工作的顺利开展。

七、新型农村配电网综合管理平台

新型农村配电网的控制系统实行数字化和智能化建设，采用一体化的设计原则，在统一的通信平台上，配置一体化的计算机监控系统，实现对新型农村配电网的所有设备的监测与控制，达到智能调度的目的。根据目前的光伏电源、风力电源、储能装置、并网逆变器等设备的控制方式，采用统一的通信规约在统一标准平台的基础上实现智能控制。线上可视化运维功能是综合平台管理系统的一个重要功能。利用多维度报表统计、可视化管理，运维人员便可在远端全面掌握设备运行情况。除此之外，该系统提供专业APP服务，管理人员或是基层运检人员，随时随地利用APP快速浏览相应关键指标，如若发生异常情况，系统会自动发出告警信息，密切密切配合相关单位进行巡检及故障排查。数据是智能化管理工作的基础，数据管理存在采集困难、丢包、无法实现断点续传等问题。为避免该类问题的出现，利用多功能光伏电源通信网关、风力电源通信网关、储能系统通信网关、电力通信机、工业交换机等解析多种通信协议，增设断线缓存功能，解决数据传输、丢失难题，优化管理实现效益最大化。

结束语

在建设新农村配电网时，需要根据现有结构和网络技术特点分析确定配电网的规划建设顺序，以满足客户需求，实现远程和近网结合，稍早规划 提高农村配电网设备的技术水平和运行管理水平，将农村配电网改造成智能、高效、可靠、绿色的电网。

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