分布式光伏发电系统的经济调度研究

【摘要】分布式光伏发电系统在电网运行、安全、损耗和效率方面还存在着一些问题，这些问题制约着我国分布式光伏发电系统的普及和发展。本文通过对白城分布式光伏发电系统的经济调度研究，提出一些改进的原则和具体措施。

【关键词】分布式；光伏发电系统；经济调度

光伏发电利用光生伏特效应原理，通过太阳能电池将太阳光转化为电能。而分布式光伏发电是通过分散的资源和规模较小的发电系统，通常接入的是小于66千伏甚至更低的电网。分布式光伏发电是采用光伏组件，把太阳能转化为电能的分布式发电系统。

1、分布式光伏发电的的特点

1.1分布式光伏发电的输出功率小。分布式光伏发电通过模块化的设计，可以使得发电规模自由调控，可以依据不同的场地进行光伏容量系统的调节。通常普通的分布式光伏发电系统的容量都在数千瓦以下，这种很小的规模同集中式的电站相比起发电效率影响很小，所以经济的影响也小，小型分布式光伏发电系统的投资效益并不会很低。

1.2分布式光伏发电的另一个优势是污染很小，环保的效益非常明显。分布式光伏发电系统在发电的过程中，听不到噪声，不会对空气与水产生各种污染。不过我们也需要重视分布式光伏发电同周边城市环境的协调发展，当我们在使用清洁能源时，必须考虑民众对城市环境美感的关心。

2、白城分布式光伏发电的经济调度分析

白城洮南市区域太阳能资源比较丰富，1981～2010年30年间平均太阳辐射量为5286.3MJ/m2（见图1）。2011年间，洮南市太阳总辐射为5659.7MJ/m2，较常年值略多。经订正后，常年总辐射量为5198.7MJ/m2，按照气象行标QX/T89-2008g规定的太阳能资源丰富程度等级划分，洮南属于资源很丰富地区。洮南市全晟太阳能电力有限公司49.914MWP光伏并网发电项目，光伏电站安装212000块（宽992mm，长1650mm）单块组件容量为235Wp的多晶硅光伏发电组件，组件全面积光电转换效率14.4%，通过66千伏系统接入白城电网发电。为了使分布式光伏发电系统的发电效益达到最优化，必须研究分布式光伏发电系统的合理经济调度。下文将在考虑洮南分布式光伏发电系统技术指标和经济指标的基础上，探讨如何规划分布式光伏发电的经济调度问题，从可靠性与经济性着手寻求有效利用的途径。

2.1分布式光伏发电经济调度的原则

我们在进行分布式光伏发电系统的经济调度的时候，一定要注重几个原则才能做好经济调度。

首先，必须正确处理白城电网的安全和经济的关系。在对分布式光伏发电系统进行经济调度的时候必须重视安全问题。如果忽视这个因素，就会严重影响分布式光伏发电的使用，因此一定要做到安全和经济并重。

再者，合理安排白城电网的运行方式。科学合理的电网运行模式有助于提高生产和输送效率，降低电网运行中的损耗。当我们确定分布式光伏发电系统的运行方式以后，可以进行一段试运行，在这个过程里我们要对光伏电网的运行情况做出详细的记录和分析，发现其中存在的问题，然后针对问题做出相应的应对方案。

最后，需要加强对调度员的培训。电网的调度员必须具备很高的专业水平，此外还要拥有积极、认真和负责的工作态度。我们应该持续对调度员进行业务的培训，进行多种事故的预演，增强调度员的反应能力，使得他们能够迅速高效的处理可能发生的各种问题，保证分布式光伏发电系统的正常运行，从而改善经济效益。

2.2分布式光伏发电经济调度的策略与方法

分布式光伏发电经济调度首先需要进行稳态建模，再针对与白城电网联网运行和孤岛运行条件下，分别从系统运行成本最低、系统环境效益最大和系统综合效益最高三个层面建立系统的目标函数，全面考量系统运行成本、环境治理费用以及功率平衡约束、发电单位有功功率限制、蓄电池运行约束等内容，探讨分布式光伏发电系统优化管理模型和调度策略：

①稳态建模。在掌握日照强度、环境温度数据的基础上可求出光伏发电系统的输出功率，计算公式为输出功率=

其中D1、D2是推导中的简化参数，?U为条件变化时电压的修正值，?I为条件变化时电流的修正值，exp为e为底的指数函数，ln为e为底的对数，Iscref为短路电流，Uocref为开路电压，Umref为最大功率点电压，Imref为最大功率点电流。

②目标函数。系统运行成本=发电单元燃料消耗成本+发电单元运行管理成本+分布式发电系统与电网的交互成本+负荷停运补偿成本+发电单元折旧成本；系统污染物处理费用=，其中i为发电单元编号，N为发电单元总个数，k为污染物类型，Ck为每千克污染物处理费用，γik为i发电单元每千瓦电能污染物排放系数，PGi为i发电单元输出功率，γgridk为大电网每千瓦电能污染物排放系数，Pgridt为电网输出功率。发电总成本=系统运行成本+污染物处理费用。③约束条件。满足功率平衡约束，发电单元有功功率在输出功率下限和上限之间，蓄电池荷电状态在下限与上限之间，蓄电池充放电电流也不能超出相应的上限。④算例分析。根据某时段负载数据、太阳辐射数据计算太阳能输出功率（光伏发电输出功率曲线见图2），根据负荷与光伏阵列输出功率计算净负载，根据净负载正负情况比较不同运行方式成本大小安排发电计划，或选择蓄电池充电，或向电网售电。

在发电系统经济调度中，需要借助Visual C++软件等手段编写优化调度程序，确定科学合理的调度策略和目标函数，例如某时间段电网实时电价比分布式光伏发电系统运行费用低，因此需停止使用分布式光伏发电系统供电，从电网供电，而另一时间段电网实时电价高于光伏发电系统成本，应优先使用分布式光伏发电系统供电，无法满足负荷需求时由大电网补充供电。由于分布式光伏发电系统的污染物处理费用很小，整体成本较低，一般情况下都可作为优先使用的供电方式。

3、总结

综上所述，分布式光伏发电系统对白城的经济发展有着不可估量的作用，本文通过对白城洮南分布式光伏发电系统的经济调度研究，证明发电系统运行方式与经济调度策略对发电效益影响很大，需要通过建模和函数计算确定科学合理的经济调度方式，以最大化发挥分布式光伏发电系统的经济效益。