文档介绍：独立光伏发电负载自适应供电控制系统产品化试验研究
二、立项依据
(包括项目的研究意义、国内外研究现状分析和发展趋势)
1、项目研究的意义
能源是人类生存和发展的重要物质基础。上世纪70年代先后爆发的两次石油危机,引发了人们对未来化石能源短缺的忧虑,加上环境问题日益受到公众的重视,可持续发展思想迅速成为国际社会共识,开发利用可再生能源开始受到世界各国的广泛关注,从而开启了人类利用现代科技规模化开发利用可再生能源的第一次浪潮。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价的能源。电能则是人类使用和传输最为方便的一种能量方式,可以转换成机械能、热能以及光能等各种形式为人服务。人们一直在找寻如何将太阳能直接转化为电能的方法。(简称光伏现象),现在的光伏发电技术就是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,从此,太阳能的利用得到迅速发展[1]。
能源的可持续发展关系到我国经济社会发展的全局。改革开放30年来,我国在改革初期制定的宏伟发展目标正在逐步实现。但随着工业化、城市化的快速发展,在依赖大量消耗化石能源资源创造巨大物质财富的同时,我国的能源资源和环境问题也越来越突出,以气候变化为代表的全球性环境问题更是成为世界各国的共同挑战。
党的“十七大”提出“加强能源资源节约和生态环境保护,增强可持续发展能力”,并把“发展清洁能源和可再生能源”,使“可再生能源比重显著上升”写入报告之中。包括风能、太阳能、生物质能、水能、地热能、海洋能等在内的可再生能源,具有资源分布广、利用潜力大、环境污染小、可持续利用等特点,是利于人与自然和谐发展的重要能源,已经成为了我国可持续的能源战略的必然选择。
2005年2月28日,第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》,该项法律明确了可再生能源的法律地位,把可再生能源作为能源发展的优先领域。国家发改委于2007年发布了《可再生能源中长期发展规划》,提出加快推进风力发电、生物质发电、太阳能发电的产业化发展,逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例,力争到2020年达到15%。中国太阳能资源非常丰富,理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。《规划》将太阳能发电列为重点发展领域,并提出到2020年达到180万千瓦。在可再生能源法和各项配套政策的推动下,我国通过采取特许权招标等措施,积极支持太阳能光伏发电的应用,推动了太阳能光伏发电技术的进步和产业的培育。
2008年以来,我国开始启动屋顶和大型地面并网光伏发电示范项目建设工作,2009年初完成了甘肃敦煌1万千瓦级大型荒漠并网光伏电站的招标工作,标志着我国并网光伏发电的规模化发展已正式启动。
光伏发电系统根据其与电网的连接方式可分为:独立型光伏发电系统(又称离网型光伏发电系统)和并网型光伏发电系统(又称联网型光伏发电系统)两大类[2]。
与公共电网相联接的光伏发电系统称为并网型光伏发电系统。并网型光伏发电系统主要由光伏电池方阵、联网逆变器和控制器等组成。该系统的优点是可以省去蓄电池,而将电网作为自己的储能单元。由于减少了蓄电池的投资与损耗,减少了报废的蓄电池对环境造成的污染,也间接减少了处理废旧蓄电池产生的污染,降低了系统运行成本,并网是光伏发电系统发展的合理和经济的方向。
而太阳能光伏并网发电需要将光电池产生的低压直流电经过逆变装置变为与电网频率、相位和电压相同的交流电,这不仅增加了技术上的困难,也使造价大大增加[3]。并网型发电模式最大的缺点就是联网逆变器的谐波会影响市电系统电能质量,对发电系统的有关设备有较高的要求。
独立型光伏发电系统是指没有任何辅助电源、光伏发电是唯一电力来源的电源系统。通过太阳能光伏方阵将太阳辐射能转化为直流电能,再经过逆变器(直流供电无需逆变)将直流电能逆变为220 V或380 V交流电能,逆变输出的交流电未并入公共电网,而是直接供负载使用。
在独立光伏系统(离网)中,又有两类形式,一类是电池阵列在有光照的情况下将太阳能转换为电能,通过光伏控制器给负载供电,同时给蓄电池组充电;在光照不足时,通过光伏控制器由电池阵列和蓄电池组共同给负载供电;没有阳光时,通过光伏控制器由蓄电池组给负载供电。通常是为边远偏僻农村、牧区、海岛、高原、沙漠等农牧渔民提供照明、电视、广播等基本的生活用电以及路灯、信号灯、小型通信基站等小规模的光伏系统,一般发电功率在数瓦到数千瓦,见图1。
图1 独立光伏发电系统框图
另一类是较大的独立光伏系统,系统不带蓄电池储能,采取即发即用形式,一般通过控制发电量和输出功率来匹配负载