上海电力学院太阳能研究所:光伏微电网的设计探索

摘要：介绍了由建筑一体化光伏发电系统、家庭用燃料电池、锂离子蓄电池组及功率调节用负载组成的家庭微电网的一个实验系统，作者希望通过实验系统的实机运行，研究消除可再生能源电力波动对大电网影响的途径，并寻找比较实用的系统运行控制方法和合理的微电源容量配比。

0 引 言

不管人类采取多么先进的节能技术，矿物能源正在每时每刻不以人类意志为转移地走向枯竭。虽然我们能找到诸如深海冰状烷烃类的新矿物能源，但只要是属于消耗型的矿物能源，都无法维持人类千秋万代的持续发展。

向太阳能包括其衍生的风能、水能等可再生能源索取电力也许是人类对电力需求的最终归宿。可再生能源发电作为将来电力来源的一个重要部分，其优点已为众所周知，但其不足之处也是不可隐晦的，其中最突出的问题就是发电和供电的间歇性和不稳定性（季节性、时段性、瞬时突变性），对大电网的影响不言而喻。尤其是将来以分布式电源形式存在的诸如家庭光伏发电、住宅小区光伏发电、企事业办公大楼光伏发电、企业厂房（包括加油站顶棚等）光伏发电等大面积普及推广后，其对大电网的影响度也势必上升。

为了解决可再生能源电力与大电网之间的矛盾，人们提出了微电网（ Micro-Grid）的想法[1-3]，认为微电网技术是解决上述问题的比较合适的手段。事实上微电网也可以成为智能大电网的一个组成部分，可以在智能大电网终端用户侧的稳定运行中扮演重要角色。微电网是一种独立性很强的分布式电源网络。该网络由太阳能光伏发电、风力发电、小水力发电、生物质发电、燃气发电或柴油发电、燃料电池、蓄电池组等任意组合起来，再加入计量和控制装置，自成系统，独立于大电网或间歇与大电网连接，不需要长距离输电线（电缆）和架空铁塔等大型设备，投资省，规模可大可小，也解决了远距离运输大型设备的成本问题，尤其可以解决大型发电设备运往岛屿和山区的困难。由于其自我调衡，因此能把可再生能源发电对大电网的扰动减少到最低程度，还能改善小规模可再生能源发电（家庭光伏发电系统等）从发电、用电到蓄电的效率。它还是解决无法实施大型火力或核能发电的小国、岛国、穷困地区日常用电的较好方案。该技术目前尚处于研究和完善阶段，可以预期其进入实际应用将为期不远。

为了研究微电网的整体调控方法和电源之间的关系及响应特性，作者建立了一个实验微电网，希望通过该微电网的实机运行，开辟一条消除可再生能源电力波动对大电网影响的途径，并寻找比较实用的微电网运行控制方法和比较合理的微电网构成，以便推广应用。