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浅析风光互补发电微电网系统优化调度研究

来源: 参考网、中国科技纵横   发布时间:2020-11-16   阅读量:216

  摘  要:随着经济社会的发展,我国的能源问题越来越严重,为了进一步促进我国的可持续发展战略,解决资源短缺的问题,人们对可再生能源的重视程度越来越高。其中,风力发电和太阳能利用是人们日常生活中最广泛使用的可再生能源,而对风光互补发电微电网系统的优化调度也受到政府和相关部门的高度重视。本文主要简单分析了风光互补发电系统的优势和存在的问题,对其系统优化调度提出了相应的解决方案。

  关键词:风光互补发电;微电网系统;优化调度

  中图分类号:TM615    文献标识码:A    文章编号:1671-2064(2019)17-0000-00

  我国的风光互补发电微电网系统目前还处于发展的初级阶段,所以其系统体系目前还不够完善,还存在着一系列的问题需要解决,并且对其微电网系统的理论研究还不够完善成熟,还有很大的进步空间,所以本文主要针对风光互补发电微电网系统的优化调度进行了简单的分析,希望能够促进我国风光互补发电在我国的发展与进步。

  风光发电,顾名思义指的就是风力发电和光伏发电,是微电网系统中分布式发电的重要组成部分。风力发电和光伏发电是自然界中最常见的两种可再生资源,具有清洁环保的作用,非常符合我国可持续发展的战略。将这两种发电方式进行结合能够使资源得到更广泛的利用,并且还能够使微电网发电系统的稳定性得到有效提高,从而促进对可再生资源的利用,减少对不可再生资源的利用,促进我国经济社会的可持续发展。

  1 风光互补发系统优势

  风光互补发电系统主要是将风力发电和光伏发电通过控制器等进行有机的结合,是一种复合再生的能源发电系统。不仅能够有效的减少储能电池的容量,同时在一定程度上还能够减少对备用电池的使用,工作过程中输出非常稳定,并且可靠性强,是应用性非常强的一种发电系统。此外,还能够使经济效益和社会效益得到有效的提升,促进经济社会的发展和进步。目前风光互补发电系统在一些偏远地区已经得到广泛的应用,都取得了不错的成绩。

  2 微电网中存在的问题

  对于微电网分布式电源来说,与传统的能源最不同的一点就是风力发电和光伏发电的能源都来源于自然界的能源,如何对自然能源进行合理有限的利用是一项难度非常大的工作,这也是微电网系统中存在的最主要的问题。对于两种资源来说,其风力发电和光伏发电对发电系统的输出都是通过改变负荷来进行的,这一点对于操作来说存在一定的难度。并且在微电网系统中,二者安装的位置不同就会导致使其获得的能量也不同,其中对于风力发电来说,受到风速的严重限制,进而影响着输出的能量。而光伏发电则主要受太阳光的照射强度所影响,将风力发电和光伏发电结合起来组成微电网系统,就使其能量输出受到两个方面的严重限制,导致在能量输出方面存在一定的波动性。此外,随着科学技术的不断进步,人们对能源的要求越来越高,目前的微电网系统还远远不能满足人们的需求,同时还不断暴露其存在的问题。

  对于风力发电和光伏发电来说,都受到太多自然因素的影响,可控性比较低,所以将二者结合起来会受到更多的因素影响,进而使微电网的稳定性遭受到严重的破坏,对分布式能源的输出功率进行管理以及了解微电网的功率特性是目前风光互补发电最重要的任务。

  为了减少功率输出时对微电网系统产生的影响,往往会在运行的过程中增加储能环节,但是这使微电网的运行成本大大提升,严重的影响了经济效益和社会效益,在一定程度上限制了风光互补微电网系统的广泛应用。此外,还有一些国家和地区对微电网的并网运行提出了更高的要求,希望能够采取一定的策略和措施使对微电网进行优化,进而使微电网能够长时间的高效率的运行。

  3 风光互补发电微电网系统优化调度

  将风力发电和光伏发电进行有机的结合起来,能够对风能和太阳能有更加充分的利用,使二者之间进行互补,从而保证能够一直不断的提供能量,从而克服风光能量间歇性和随机性的缺点。但是目前我国的风光互补发电微电网系统还存在着一系列的问题需要去解决,所以需要不断的进行优化调度。

  3.1 直流母线风光互补结构

  直流母线型微电网系统的主要特征就是其发电单元和储能单元在工作的过程中都是通过DC/DC变换器和直流母线进行连接的。对于交流母线则与直流有很大不同,其发电单元和储能单元则是通过AC/DC变换器连接到直流母线的。

  风力发电机,光伏阵列和蓄电池风都可以通过直流母线连接起来,即组成了风光互补发电微电网系统,除了共用一条直流母线以外,还可以通过集中逆变的方式与电网或者负载连接起来,这样在操作的过程中则会更加的轻松方便。对于直流母线风光互补结构来说,仅需要一个电压逆变器,这就使操作的过程中不用考虑如何将多个微电源进行同步,同时也极大的提升了系统的投资成本。但是除此以外,直流母线风光互补结构还存在着扩展性不够高的缺点,而且只有一个并网逆变器来运行,系统容量不够高,所以很难满足目前我国电网智能化的发展需求。为了能够进一步的对直流母线风光互补微电网系统实现调度优化,就必须使其系统容量得到完善,并且提高系统的扩展性,这样才能够使直流母线风光互补微电网结构充分的发挥自身的优势,使风光能源的利用效率得到极大地提高,使其能够不断的发展和进步,能够在生活中得以广泛使用。

  3.2 交流母线式微电网结构

  交流母线式微电网系统结构与直流母线式微电网系统结构不同的是,后者中的各元件主要是通过DC/AC变换器连接到母线上的,而对于前者来说,可以直接连接到母线上,不需要通过变换器连接。还可以通过PPC接点与大电网进行连接,并且通过互换两种运行模式就可以实现开关的控制。

  交流母线式风光互补微电网系统结构在工作运行时,其输出电压和频率都因为交流电的变化而不断的变化,需要通过变换器才能满足负载需求的交流点输入网。并且对于交流母线式的微电网系统结构来说,太阳能电池阵列所输出的直流电压必须要经过Boost电路,这样才能够将其电压升高到使用的范围,一旦电压达到标准后,就可以借用逆变器来实现工频电的转换,进而可以实现电网的一系列输入操作。此外,交流母线式微电网结构所使用的电池大多都是铅酸蓄电池,这种电池主要借助于功率的控制器实现电能的双向流通,进而使蓄电池能够受到充电器的充放电管理。一般情况下不需要其他的复杂操作,但是一旦出现特殊情况,为了能够保障系统的运行航班,就必须对负载进行调节。相比较于直流母线式微電网结构来说,采用交流母线式的微电网结构能够使其扩展性不断的提升,同时系统的容量也得到很大的进步提升。最重要的就是操作运行也相对比较灵活简单,能够使系统的相关性能得到快速提升,一定程度上满足用户多样化的要求。交流母线式风光互补发电微电网结构只需要对其系统结构运行的流畅性以及智能化方面不断地进行完善,就可以实现系统调度的优化,相比较直流母线式微电网系统来说,更加容易便捷。

  3.3 其他优化调度的因素

  除了对直流和交流微电网系统结构的完善以外,还需要对设备的维护使用,微电网结构的安装,人才管理以及规章制度等方面都要不断的进完善。对于管理部门一定要制定更加完善的管理体系,并且还要不断的引入技术性人才,不断的对工作人员进行培养,使技术人员的技术水平能够不断的得到进步,保证整个微电网系统结构能够持续稳定的进行下去。在对微电网结构进行安装的过程中,也要进行严格的监督管理,对于其中存在的问题能够及时的进行解决。完善监督管理体系,这样能够保证机器设备的正常运行,能够有效避免因为机器设备的问题对整个微电网系统的影响。此外,还需要不断地完善管理制度,提高工作人员的责任心,保证整个微电网系统结构的正常运行,对风光互补发电微电网系统调度进行严格的把控。

  风光互补发电微电网结构能够有效的解决我国目前的能源问题,通过对其系统结构的不断优化调度,能够显著的提高系统的运行效率以及质量,最重要的还是能够实现对资源的保护,对可再生资源的充分利用,这符合我国的可持续发展战略。

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  收稿日期:2019-07-31

  作者简介:董云波(1986—),男,云南昆明人,本科,讲师,研究方向:电气工程。


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