微電網光伏模組配置的改進論文
微電網系統
從整個電力系統的角度來看，微電網是一個頗具獨立性的自適應智慧單元。通過電力網路架構層和綜合管理架構層之間鑲嵌式協作，達到域內自治、電力平衡的目標。微電網內最典型的能量執行組塊有兩類：微電源和局域負載。兩者通過能量儲存、交換、調節系統相互匹配。在併網條件下，微電網系統整體又與主網存在電能交換。以上電能執行各部分皆屬於微電網的電力網路架構層。微電網可劃分成孤島型和併網型兩類。孤島型微電網不與大網產生任何形式的能量交換，系統內部能量供應自給自足。圖2是一個典型的對稱可裂解光伏柴發一體化孤島微電網系統。圖1微電網系統雙層鑲嵌式結構示意圖微電源的接入與切割，域內負載的併入和卸除，是微電網系統複雜控制策略的來源。促進能量高效利用，實現系統有效控制與保護的部分屬於微電網綜合管理架構層。微電網雙層結構示意圖如圖1所示，兩層之間存在類似機體與神經的互動關聯。微電網系統設計時需要考慮的最主要因素包括以下幾個方面：微電網系統電能質量最優化；可再生能源利用率最大化；降低系統建設造價和執行成本。以上三大要求在某一具體工程中很難做到絕對統一，通常因地制宜尋找折中設計方案。在微電網專案實踐中，根據不同的基建環境,併網型微電網則與大網連線，主網與微電網可在特定條件下交換能量。根據控制策略不同，其執行狀態又可分為孤島模式和併網模式。當然，即便在併網條件下，也要儘可能減少系統對大電網的依賴程度。這是微電網系統控制策略基本宗旨。圖3是一個單母線多回路光伏水電一體化併網型微電網系統。
微電網系統光伏模組設計
理想微電網系統設計中的微電源模組應具備即時接入與即時退出功能，相應的裂解與併入動作要求平滑可控，從而滿足上文所提到的三點要求。對每一個特定的光伏發電模組而言，它本身獨有的介面、控制、保護與微電網系統的執行狀態息息相關。光伏發電模組由元件系統、監測系統、逆變系統、控制系統及管理系統組成。光伏支路的裝置包括：光伏元件群、匯流配電裝置、直交流電壓調節裝置、逆變裝置、隔離開關裝置、入網介面裝置，以及監測、控制、保護裝置。微電網系統光伏模組設計一般遵循如圖4所示流程，以達到系統設計合理性和功能完備性。不可否認，光伏發電與傳統發電相比，存在不少缺點。首先，光伏發電產出功率與太陽輻射量、太陽光譜特性密切相關，從而具有不穩定性和難以平滑調節的自然缺陷；其次，逆變組團的功率因數高達0.99，因此，在有功功率不變的情況下，無功功率幾乎不存在可調空間；最後，逆變器換流執行中，由於功率電子器件工作而產生的各次諧波注入電網，嚴重影響電能質量。
光伏模組配置改進探索
基於對上述缺點的考慮，微電網系統中的光伏模組配置需要做相應改進。
1光伏支路裝置成本降低。微電網工程建設成本中的重要份額主要落在光伏支路上。光伏支路各環節中裝置的成本控制仍舊是今後微電網專案的重要課題。
2太陽電池轉換效率提升。工業化太陽電池轉換效率提升的價值是不言而喻的。成本穩定前提下的器件效率提升會產生一系列的連環增益。
3太陽電池的短波相應增強。和大型光伏電站相比，微電網光伏支路的設計環境要複雜很多。在緊密關聯負載的人居環境中，良好的短波相應能有效提高微電網系統的整體能源利用效率。
4陣列失配改進。太陽電池生產雖然採用較為精密的微電子製造工藝，但最終成型的元件狀態一致性不佳。在同一逆變組團內，不均勻的光伏陣列會發生執行失配。雖然導致失配的'原因是多方面的，但從生產工藝上研究改進是最根本的方法。除此之外，單元件MPPT控制也是解決陣列失配的可行性方案。
5監測系統智慧化。光伏支路的監測目標除陣列本身的輸出外，還應考慮到溫度、太陽輻射強度、太陽輻射量、太陽光譜特性等相關量。採集到的環境資料量和光伏輸出，經由特殊演算法，可有效支援光伏發電支路的智慧化。
6電能質量改善。電能質量控制是光伏模組的軟肋，是光伏發電無法從輔助能源轉變為替代能源的最大瓶頸。光伏支路執行中的電能質量問題主要有：滲入的直流分量、電力電子器件執行產生的諧波汙染、電壓波動閃變、波形畸變以及三相不平衡。基於儲能裝置和電能質量管理裝置的綜合治理在目前看來是最有效的方案。
7裝置標準化。光伏支路相關裝置標準化將有助於簡化控制系統的工作，有利於微電網智慧化執行的實現。微電網融合技術將對光伏裝置的標準化提出更高要求。
8提高擴充套件延伸性。由於負荷變動的需要，微電網光伏支路在規劃佈局上必須充分考慮擴充套件延伸能力。在微電網工程初期，就得充分預留電力和通訊介面。監控平臺的設計也要考慮系統的可能延伸範圍。
9功率調節和功率預測。在功率檢測基礎上的功率調節和預測是光伏模組控制與保護的核心技術。另外，併網型微電網還必須同時具備孤島保護和低電壓穿越能力。
結語
微電網的發展將從根本上改善以往電力負荷畸形增長帶來的不穩定因素，在節能減排、提高電力系統可靠性和靈活性方面具有巨大潛力，是電網智慧化的關鍵策略之一。接入微電網系統的光伏發電模組，由於其本身的自然屬性和電力系統的特殊環境，存在配置失調問題。探求這些問題的解決方案是微電網系統逐步走向成熟的先決條件。
