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本文为史珺博士在《2013中国分布式能源论坛》上作的报告
一、前言
随着国务院[2013]第24号文的发布,我国建设分布式光伏电站的高潮即将到来。针对光伏发电的技术和应用特点,本文指出,要使分布式光伏电站能够顺利健康地发展,必须结合智能微网技术,建设以光伏为主、多种新能源为辅、储能与发电结合、信息与控制系统完备的智能光伏微电网,才能够充分发挥光伏发电的优点,避免光伏发电不稳定的缺点,保障供电的稳定性和可靠性,促进光伏发电的全面普及。
二、光伏发电的特点
光伏发电具有清洁、无限量、不受地域限制、运行维护量小等优点,因此,相对风电、核电、生物智能等可再生能源来说,优势比较明显。但是,光伏发电的缺点同样也很明显。过去,限制光伏发电的主要因素是成本高,这也是导致早期光伏发电难以推广的主要缺点。但自从2006年光伏产业发展以来,光伏发电的装机成本已经从每峰瓦60元人民币,下降到了现在的约8元人民币。成本的下降促进了光伏装机容量的迅猛上升。
但随着光伏装机容量的上升,光伏发电的其它一些技术弱点也逐渐变得明显而不能被忽视。
首先,是光伏发电的不稳定性。光伏发电的不稳定并非是光伏发电系统自身的不稳定,而是源于日照的不稳定。例如,夜晚完全不能发电,而天气的影响对光伏发电量的影响也很大,更严重的是晴天有云的时候,一朵云彩的飘过会造成发电量的巨幅波动。从电力供应的角度来说,这是一个很大的弊端。目前,采取发电侧并网的地面电站,完全依赖主干电网进行调节,当光伏发电的容量逐步增大时,瞬间的大容量波动会给电网造成较大的冲击。我国的电网设计容许的波动,通常不超过15%,这也意识着如果光伏发电的容量比重超过这个比例,那么,发电量的不稳定有可能造成电网的崩溃。
其次,是光伏发电的能量密度较低。这源于日照强度的特性和光伏发电的光电转换效率,通常,每平方米的组件的峰值功率上限目前大约在150瓦以下,大部分时间在100瓦左右。这会导致光伏发电的占地面积较大,因此,大型地面电站仅在荒漠和戈壁比较适宜,而在我国东部、特别是东南沿海,几乎不可能建造大型地面电站。这就是为什么要鼓励发展分布式光伏发电的原因,尽量利用建筑物的顶部而不占用土地进行发电。由于负载的特性大多也是分布式的,因此,分布式发电是一种与负载分布形式匹配的发电方式。
第三,光伏发电的功率可调性差。当负载增加时,光伏发电无法提供更多的电力,当负载下降的时候,光伏发电也无法根据负载降低功率。所以,在利用光伏发电的时候,要么采用与主干网并网的方式,将主干网作为功率调节池,要么就要采用其它能源进行补充,同时,还必须采用储能的方式,将负载下降时产生的多余能量存储起来。
随着光伏发电的规模的增加,上述弱点将越来越明显,对光伏发电的阻碍和限制也越来越大。为了保证光伏发电的健康发展,促进光伏这个具有明显优势的清洁能源的推广应用,无论是地面光伏电站还是分布式光伏发电系统,必须要设法通过各种技术手段解决上述缺点,保障光伏能够提供进行大规模稳定的电力供应。
智能光伏微电网是解决这个问题的唯一手段。
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