c)分布式光伏与功率预测
通过对光伏电站运行数据、辐照信息和中长期气象数据的分析、对比及数据挖掘,采用光伏电站局地高分辨率数值天气预报模型,对光伏电站所在区域未来1-3天的气象要素进行预测,同时结合光伏电站历史运行数据的功率预测模型,将数值气象数值模式的预测结果转换成光伏电站的功率输出。
其中数值天气预报采用WRF数值气象模式,利用高分辨率的地形、地貌、水陆分布等数据,结合观测资料进行数据同化,建立光伏电站局地气象预报模型;功率预测模型主要是通过建立单台逆变器历史数据的统计方法,消除地形和位置所带来的微环境影响,结合设备状态及运行工况,给出光伏电站未来有功功率的时间序列。
(2)分布式光伏能源网络
a)分布式光伏与储能
储能技术是解决分布式光伏功率输出不稳定、电能质量不符合电网要求的重要手段。
光伏电站储能方式较为成熟的主要是化学储能,化学储能主要有钠硫电池储能、液流电池储能、磷酸铁锂电池储能、铅酸电池储能及超级电容器等多种形式。
钠硫电池具有能量密度大、充电效率高的优点,但是由于需要在高温下工作,具有一定的安全隐患,而且生产工艺复杂,目前专利权主要掌握在日本公司手中,成本相对较高。
液流矾电池具有能量密度较高,放电深度可达100%的优点,但是由于正负极电解液容易交叉污染,对环境影响较大,目前还需解决一些问题后方可大规模推广。
超级电容器储能一般作为快速响应的储能系统,由于能量密度低及单位成本高,不适合整体作为大型储能系统配置,可作为大型储能系统的补充。
铅酸蓄电池是目前最为成熟的储能系统方案,具有技术成熟、成本低廉、可构建大规模储能系统的优点。
但是其对运行温度要求较高,且储能密度低,放电深度低(常规放电深度应不超过30%,特殊运用也不应超过50%),充放电次数有限的缺点,制约了在大型储能系统,特别是气候恶劣、交通不便的西部微网系统中的应用。铅酸蓄电池在制作过程中产生的酸雾也对环境造成污染,不利于环保方面的要求。
磷酸铁锂电池是近几年发展较为迅速的一类电池,由于其具有能量密度较高、循环寿命较长、放电深度较大、放电电流大的特点,被大家所看好。
磷酸铁锂电池正常运行时放电深度可达80%以上,其成组后的充放电次数也能达到1500次以上,非常适合作为需要频繁充放电的系统。但是磷酸铁锂电池对充放电系统控制的要求较高,这也在一定程度上制约了其发展。
b)分布式光伏与微网
微网是能源互联网的重要组成部分,能促进分布式能源的大规模接入,实现内部电源和负荷的一体化运行,并通过和主电网的协调控制,可平滑接入主网或独立自治运行,充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。
根据美国电气可靠性技术解决方案联合会(CERTS)给出的定义,微网是一种由负荷和分布式电源共同组成的系统,它可同时提供电能和热能;微网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换,并提供必需的控制。微网相对于外部电网表现为单一的受控单元,可同时满足用户对电能质量和供电安全等的要求。
微网结构示意图
微网包括发电、传输、存储、分配和用电全过程,具有内部分布式电源种类和并网形式多样等特点,存在独立运行和联网运行两种模式。微网相关技术体系主要涉及:微网计算与仿真、微网可靠性分析、微网设计与规划、微网储能、微网保护及接地、微网通信、微网运行与控制、微网能量管理、微网电能质量。