智能电网：多方准备迎光伏

    [导读]近10年来，太阳能电池产量增长率达到了33%以上，并网光伏发电市场成为光伏应用的主流，预计到2030年，全球光伏发电达到300GW。我国光伏并网呼声高涨，预计近1至2年内可以实现并网定价，但上网标准制定尚处在试行阶段，智能电网的发展是光伏并网发电至关重要的环节，并对其产生着重要的制约和影响作用。借上海国际智能电网高峰论坛之际，笔者趁此机会去了解智能电网为光伏并网发电做了哪些准备。

　　再者，直流防雷配电柜和交流防雷配电柜，很出色地实现了逆变器的并网接口功能。直流防雷配电柜含有直流输入断路器、防反二极管、光伏防雷器等部件，对汇流箱输出的直流电进行汇流，然后接至并网逆变器；交流防雷配电柜则含有电网并网侧断路器、防雷器、配置发电计量表、逆变器连接口及交流电压电流表等装置。

　　其三，光伏电站运行监控系统是目前智能电网的光伏并网发电的最佳探索方式之一，因为通过监控系统的实时监控、报表自动化、故障告警与处理等监测手段来提高维护管理水平和设备管理规范化，保证逆变器、汇流箱、电度表、风速仪、辐照仪等设备的正常运行和维护操作，保证供电和建设安全，提高设备运行效益。这一系统的结构决定了系统的价值，其数据流和数据结构的设计，都体现系统的安全性和开放度，将分散的人工维护和管理变成集中的计算机维护和管理，使设备维护主动化，由事故抢修转换为预先维护，并在这一过程完成光伏电站运行的主要参数、逆变器数据、汇流箱数据、环境数据等采集和分析。在这一过程中，不仅确保了发电的稳定性，其高集成度、底端数据处理存储能力、告警主动上报也真正体现了智能电网的数字化和信息化，并可以依据光伏电站的个性化管理要求进行合理的设计。

       其四，信息采集模块是智能电网的信息化体现。这个过程将逆变器和汇流箱运行信息通讯和数据进行处理，并采集环境监测数据，如辐照度、风速、风向、室外温度、电池板温度、变压器温度和雨量等；与此同时，能够保存本单元所有运行和告警数据，存储量庞大，可将3年以上的电站所有运行数据和故障纪录保存。另外也可以以短信、邮件、或者其他定制方式实现多种远端故障报警方式，其内置的丰富通讯规约库和良好的第三方系统和设备协议支持，在主站通信、智能设备通信、数据网关、规约转换上很好的实现了信息化、数字化要求。

　　最后，在通信采集模块上，其串行通信接口，可接入诸如EMERSON 、Fronius 、Danfoss、SMA、Xantrex、合肥阳光电源等国内外知名厂家生产的光伏逆变器、控制器，通过TCP/IP协议与后台管理系统通讯，进行数据信息的采集，实现全面的运行监控。并能够实现对环境信息的采集，处理辐照度、风速、温度等环境实时数据，监控软件可实时监测显示逆变器的数据、外部环境信息等，并可浏览历史数据。

　　在两项光伏电站项目的智能探索上，金宏威副总工程师吕思直言道，智能操作方面相应产品可以说是已经很成熟，但这其中最关键的逆变器环节还需要很大的提升空间，而制约光伏并网发电的最主要的逆变器，依然需要技术攻坚，提高它的性能和功能。

　　案例②

　　用电智能化

　　在此次展会上，笔者注意到另外一个有利于光伏并网发电的智能化操作，即直接面向用电环节的智能信息化处理。上海远景数字信息技术有限公司展示了自己的方案。其工作人员告诉笔者，目前这种信息化的处理手段已经非常成熟。当太阳能发电输送到终端的家庭用户，可以通过智能装置和需求管理，感应经常波动时候会自动关闭，在用电量较少时候减少输电量，同时由处理器发出特别保护指令，以达到用电的稳定性；当电网受到异常天气的干扰时，感应器会检测到用电不稳定或受到干扰的区域，并发出隔离信号，将受不稳定或者受干扰区隔离开来，形成隔离状态的小型电网，保证了其他区域的正常用电。同时，存储功能可以将多余的电量存储起来，供用电高峰期或者电动汽车充电使用，达到资源的合理优化和整合。而对于这一信息模块处理上，笔者从该公司工作人员处获悉，目前已经在社区用电使用，并且技术成熟到位，基本达到并网的稳定、可控、可测等安全要求。

　　智能电网是一个宽泛的概念，自提出之日起，已经成为未来电网的发展方向。本届论坛的“信息化、数字化、自动化、互动化”主题，简明而形象地指出了智能电网在未来的应用方向。目前新能源发电的间歇性和不稳定性，急需智能电网来调节和处理，而光伏并网发电的高成本问题，更是加重了对智能电网的依赖。如今，智能电网已经拥有了一个很好的开端，就让我们一起期盼大规模的坚强智能电网早日到来吧，早日实现光伏并网发电的平价上网！
 

　　众所周知，光伏发电的归宿是要并入电网，满足生产生活的用电需求，取代化石能源的不可再生性和对环境造成的污染，为人类的可持续发展提供强有力的保障。随着光伏发电的迅猛发展，智能电网为早日实现光伏并网且良好运用的目标，早已开始了马不停蹄的技术研究，目前成绩斐然，令人欣慰。然而，目前大型光伏电站并网发电的标准尚不明晰，在并网的输电、变电、配电、用电和调度这几个环节都需要智能电网技术上强有力的支持，才能确保光伏上网发电顺利并成熟的运用。诸如超大规模光伏电站的远距离功率输送问题、光伏发电的间歇性和随机性（可预测问题）、大功率逆变器拓扑结构及控制、逆变器组群之间相互协调和控制、逆变器组群所产生谐波等电能质量问题和用户侧并网的用电调度等许多问题，依然是铺在光伏并网发电路上的荆棘，需要业界携手扫清障碍。

　　在“2010中国国际智能电网高峰论坛暨展会”举办间隙，笔者就以上问题走访和观察了与会企业，并和有关人士进行交流，发现智能电网在技术应用和最新突破上给了光伏发电行业很大的信心，其发展和研发的速度加速了自身的完善，对光伏发电而言，这是一种福音。本次论坛和展会上，笔者注意到智能电网在超高压的远距离传输环节有所突破，变电环节的智能化处理更加娴熟，信息采集模块及光伏电站运行监控系统日益见效，社区用电智能化管理臻于成熟。现场发现相关的设备制造厂家已经展示出自己在新能源方面的最新产品和研究成果。这些成就无疑会让光伏发电兴奋欢喜，同时也告之光伏在未来智能电网中将如何扮演自己的角色。

　　专家解读：

　　现状和未来

　　国网电力科学研究所副总工程师汪晓岩指出，标准的制定一定要具备前瞻性和继承性，并网安全问题至关重要，并网电能必须是稳定可控可测的。光伏并网发电近两年内是一定可以实现的，但是规模不大，光伏发电比例还是很小一部分，暂时在所占比例和技术上都比不过风能，但前景看好受到政策扶持是它的独特优势。他认为光伏并网发电的标准目前只是试行阶段，标准的制定依然处于进行时，距离实际标准的制定尚需时日，原因有二：一是专家组90%以上的人对光伏认识不够到位，多数是涉入光伏行业1～2年时间，要实现对光伏更深刻和全面的认识还需要时间；二是标准制定涉及的范围比较广泛，这包括各方利益的博弈、补贴政策如何制定、成本回收问题、光伏电站的损耗率等。
 
　　认识到问题本身就是进步。汪晓岩认为目前正处于研究阶段的超级电容器将会对实现大规模光伏并网发电起到重要作用。这是因为，目前传统的大电网供电方式由于本身存在的缺陷已经不能满足今天社会对能源和电力供应质量的要求，基于先进的信息技术和通信技术，智能电网是电力系统的首要选择，而微电网有利于引入大量可再生能源发电，是实现智能电网中有源配网的有效方式，能够实现电力系统的安全、清洁和经济目的，而目前超级电容作为一种高效的储能方式，以其不可替代的优越性成为微电网不可缺少的组成部分。超级电容器将推动微电网节约投资、降低能耗，在提高系统安全性和灵活性上更加完善，进而有很大可能成为未来的发展方向。超级电容器的研发和运用，对于新能源中潜力最大的光伏发电来说无疑是个好消息，而微电网技术将成为未来智能电网的发展趋势，它同样也是光伏发电上网早日实现的手段之一。

　　同时，在汪晓岩看来，未来的另一个趋势是在智能电网管理上取得突破，新能源领域的方向是如何把风电和光伏发电融合在一起，发挥二者的特性，取长补短，实现效益最优化。

　　案例①

　　探索与经验

　　现阶段的智能电网对于光伏产业而言，有些“远水解不了近渴”的感觉。但是在2009至2010年的规划试点阶段，制定技术和管理标准，开展关键技术研发和设备研发，开展各环节的研发已是有所收获。在本次展览会上，笔者观察到，已有设备制造企业研发出智能光伏系统的系列产品，并已经有相应的成熟项目投产，处于试行阶段。深圳金宏威实业发展有限公司是本次参展企业中首家在新能源领域有成功案例的企业，其副总工程师吕思告诉笔者，公司在光伏方面的产品已经成功运用到广东河源8.1MWp光伏并网发电“金太阳”示范项目和云南昆明石林66MWp光伏并网示范项目中了，公司为这些项目提供了灵活、智能、高效的逆变器、监控系统、汇流箱、配电柜等，有效地实现了光伏发电的控制、转换及发电并网，提高了整个发电系统的效率，在加快和推动项目实现并网发电的进程中功不可没。

　　这些可贵的经验主要表现在光伏电站监控系统的成熟运作上。

　　首先是智能汇流箱，能够循环检测输入每组太阳能电池阵列的电压和电流，具有报警和本地故障定位的功能，通过RS485与光伏电站监控装置通信；能够对16路以内的太阳能电池阵列直流电流进行汇流，并在汇流箱内，通过智能监控模块进行运行参数测量和故障分析定位，后端由防雷器与断路器输至后级直流配电专柜或逆变器，其主要突破是可接入最大太阳能电池组串开路电压（最大直流电压）为900V以上；其次，汇流箱的监控模块实现了能够快速检测，故障告警和定位，隔离干扰，并能够智能防纠，实时传输数据，发送运行信息，上报故障状态，突出体现了智能电网的数字化要求。

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