太阳能光伏发电微电网技术探究
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摘要：自然界中的太阳能属于新型清洁可再生能源，取之不尽用之不竭，是最为理想的新型能源之一，但是，光伏发电受到自然环境的影响非常之大，温度的变化、光照幅度的变化等都会影响到光伏发电的效率，微电网控制技术就是要妥善解决和完善好太阳能光伏发电中的各种缺点与弊端，相信随着微电网控制技术的不断创新与进步，太阳能资源必然会得到更加高效的利用。
关键词：太阳能;光伏发电;微电网技术
相对传统电力系统而言，微电网更类似于一个独立的控制单元，每个微电源都可实现即插即用功能，所以最关键是其接口、控制、保护、通讯等技术。通过对光伏发电技术和微电网技术的探讨，我们认为在未来光伏发电会成为人类获取能源的主要渠道。
一、太阳能光伏发电微电网系统优点
1）太阳能为可持续能源，无需消耗燃料，基本无枯竭危险，只要白天有太阳，就可以保证较为稳定的输出，在出现意外灾害和大范围电网崩溃时，太阳能光伏发电依然可以稳定输出，微电网切换到孤网独立运行，不间断给一些重要用户供电，此外还能够为电网快速恢复提供能源。2）太阳能为清洁能源，无污染排放、无噪声、安全可靠，不受地域限制，太阳能微网系统可以依靠建筑屋面而建，费用少，周期短。3）微电网系统中各单元可以很容易实现用电负荷的功率平衡，具有调度管理功能，结合具有调节功能的逆变器，可较容易实现逆变器功率输出控制。
二、太阳能光伏微电网的特点
2.1新型能源的多元化结合
光伏发电的一个重要前提便是需要白天天气比较好的自然环境，其能够与主干网连接到一起，当光伏发电的容量不断增大，在局部就会对当地电网形成比较大的冲击。所以，在一个微电网的范围之内需要采取多种类型的能源组合形式，这是稳定电力，有效缓和光伏发电波动性的一项必要手段。目前，除太阳能之外，作为微电网的电源的可再生能源还有以下几种类型。
（1）微型风力发电，其主要借助的便是微风的风力，当风力条件得到满足时，便可以成为光伏发电的重要补充，微型风力发电比较适合运用在风力条件比较充足的村镇或者高层建筑当中。
（2）小型水利电站，小型水利电站基本上被运用在有条件的村镇附近，采用的就是小型水电站后者抽水蓄能电站的方式，这也是光伏发电的一种重要补充形式。
（3）生物质能电站，主要被运用在小型城市的周边或者是村镇附近，其利用的主要燃料就是沼气，沼气发电可以和有机肥、垃圾处理进行结合。
越来越多种形式的能源组合与使用，会在很大程度上减少光伏发电的波动性，特别是在光伏发电量下降的时候，能够对光伏发电起到很好的补充作用。
2.2储能技术
任何新型高效的新能源，都不能够保证微电网供电的绝对稳定性，除此之外，为了提升用电负荷的安全性，储能系统作为备用电源是不可或缺的。现阶段，储能技术比较成熟的是铅酸蓄电池，但是，铅酸蓄电池中还是存在着寿命短、铅污染等问题，目前，最适合运用在智能光伏微电网的新型储能系统有下面几种类型。
（1）飞轮储能，这种储能形式的优点就在于充放电次数多、供电稳定、电流密度大且不存在化学反应，但其缺点是自放电比较严重。
（2）钒流体电池，此技术的原理是将钒化合物作为电解质，借助钒的不同电价的转换来进行充放电，这项技术的优点是容量大、供电稳定、使用寿命长、效率高等，缺点是成本太高，还未成熟，受钒资源的客观限制。
（3）超级电容，超级电容的优点是充放电次数多、电流密度大、无化学反应，缺点是自放电严重，单次储能时间短暂，发展正在逐渐成熟。
2.3充放电的控制器
蓄电池要在充电和放电过程中加以控制，不能频繁的过充电和过放电，否则会影响电池的使用寿命，为了保护蓄电池不受过充电和过放电的损害，则必须要有一套控制系统来防止蓄电池的过充电和过放电，称为充放电控制器。控制器的工作原理是通过检查蓄电池的电压值与其最大负荷值进行对比来判断是否达到过充点或过放点，并要设置开关，在过充点或过放电时自动终止充电和放电。随着光伏发电系统容量的增加，用户的要求也越来越高，安全性和合理性的设计也越来越重要，所以，近年来设计者在控制器上设置了更多的保护和监测功能，目前的先进技术甚至通过计算机将控制器与软件结合，实现了智能控制。
三、太阳能光伏发电并网技术设计
储能太阳能系统的应用被广泛运用到社会各个领域，其主要由光伏阵列、储能装置、變压器、等部分共同组成。以下是对各个系统设计和运用的详细描述：
3.1子系统设计
一般常见的太阳能光伏发电微电网技术的各个子系统都是相对独立的，是由光伏模块子系统、逆变器并网系统等部分组成，并网逆变器在实际运用中可以将三项交流电接到升压变压器上，将所转化的电能与电网结合，再加上其他各个子系统的有机结合，最后进入供电网络。这对加强我国太阳能光伏发电微电网技术的运用存在很大的意义。
3.2相关设备的选型
在通常情况下，单台逆变器的容量越大，每台逆变器的造价就会越低，所以有时为了节约成本，能适当地增大逆变器的容量，但当其容量过大时，运行中如果出现故障就会给整个太阳能光伏发电系统带来很大的影响，因此，在节约成本的同时还要结合实际情况来对逆变器的型号进行选择，要适应该系统，同时也要能保护该系统，只有这样才能保证太阳能光伏发电系统的稳定性、安全性和经济性，促进整个光伏发电系统的顺畅运用。每个逆变器都需要连接到多个串光伏电池组件，还要配合直流配电监测系统来使用，直流监测配电箱内部有组电流监测单元，这不仅能够起到对各组串电流的检测作用，还将整个电流监测信息传送到逆变器控制器中，当系统在运行时发生负载过重等现象时，连接的逆变器能自动脱离，这对保障整个系统的安全运行有重要意义。
3.3微电网运行控制
微电网能够有效地实现微源的大规模并网，与此同时，还能够为广大用户提供不间断的电源服务等。微电网中的微源主要包括光伏电池、燃料电池、风力发电池、蓄电池和高速飞轮等，一般情况下，都需要通过电力装置将其和常规性质的配电网并网运行。对于像风、光等微源，其输出功率的大小会因为天气的变化而受到影响，导致发电出现间歇性等问题，对于这种情况，微源一般只能是限制功率的输出恒定功率或者是按照最大功率输出，会采用PQ进行控制，而对于蓄电池或者燃料电池等微源，控制起来相对比较容易一些，可以选择用PQ进行控制，还可以采用基于下垂控制的V/f控制。对光伏功率的平滑控制，不使用传统控制模式切换技术，简化控制方法;对微电网内母线电压进行控制，确保电压稳定。
微电网内部由于总体容量较小，因此，负荷阻抗的感性还是容性就对功率因数影响较大。为此，在微电网内部，必须根据负荷的阻抗性质配置相应的补偿系统。另外，多电源的并网可能会造成网内的谐波分量较大，纹波系数较高，因此，要有消除高次谐波的装置。
结束语
综上所述，太阳能光伏发电微电网技术作为一种新型的能源使用技术，其科学性和可行性都得到了证明，通过对发电原理和各种设备的全面掌握，再在原来的基础上对发电技术进行更为有效的探索，对加快绿色能源的普及使用起到极大的促进作用，社会文明的程度越来越高，且在市场的需求和研究者的努力下，更好的发展这项技术，为我国经济社会的美好建设奉献力量。
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