随机性电源即插即用发展及展望.pdfVIP

0引言

作为广泛利用的可再生清洁能源的光伏发电、风力发电，其利用方式分为集

中利用和分散利用。分散利用构成的分布式发电（DistributedGeneration，DG）

是多个中小型光伏和风力发电分散接入配电网，布置在用户附近，用户自发自用、

多余电量上网，接入电压等级在10kV以下，容量一般在6MW以下，具有就地

消纳，输配电损耗低，建设成本低等优点。由于光伏发电出力多少是随日照变化

而变化，风力发电出力多少是随风速变化而变化，所以分布式发电体现的特征是

随太阳昼夜变化及风速等气候变化而变化，即分布式发电具有随机性、间歇性和

波动性等特点，这是与常规能源发电的最大不同。为改善分布式发电随机性、间

歇性和波动性，引入储能（EnergyStorage，ES）构成的分布式电源（Distributed

Resources，DR），实现把电能储存起来，在配电网需要时供给配电网，配电网

不需要时储存多余的电能，有效改善分布式发电的间歇性，把间歇性的分布式发

电变成稳定的分布式电源。目前电动汽车不仅作为交通工具，电动汽车的V2G

（Vehicle-to-grid，V2G）特性可将电动汽车的电能输送到电网，使电动汽车具备

双向可控负荷（ControllableLoad，CL）特征，可作为配电网的有效可调负荷使

用，电动汽车是一种储能装置的特殊载体，充电站的充电设备，同电动汽车的电

池，可以实现电能在电动汽车和电网之间的能量互换，可作为配电网的有效负荷

使用。

分布式光伏发电、分布式风力发电、储能装置和电动汽车的发展是新能源利

用的发展趋势，它们都属于电源转换，应用场景都是需要接入配电网，但它们在

时间及空间上存在差异，接入配电网也存在不同，文献［1］把它们统一按照“随

机性电源”（randompowersupply）考虑，本文从随机性电源的“即插即用”角度，

探讨随机性电源的特点及即插即用的要求，实现即插即用需要的关键技术。

1随机性电源特点

1.1电力电子类型电源

光伏发电是采用电力电子类型的光伏逆变器（inverter）并网，风力发电是

采用电力电子类型风机变流器（converter）并网，储能装置是采用电力电子类型

储能变流器（converter）并网，电动汽车的充电或放电同储能装置，是采用电力

电子类型充电机（charger）并网。逆变器、变流器、充电机均是实现电源转换，

它们之间功能是根据应用场景的不同，实现不同的电源转换需求，都是采用

DC/DC及DC/AC构成需要的电源转换设备。

1.2改变接入点电压

DG接入配电网后，传统配电网的潮流分布会发生改变，同时会改变接入点

稳态电压，改变接入点电压大小与接入点位置与容量有关。

从接入配电网安全考虑，尤其是防止孤岛现象的出现，国内外相关标准均对

DG接入后的电压频率异常响应提出了专门要求，这些标准要求都非常苛刻，如：

过电压超过1.1Un，在规定的时间内要求DG脱网，频率上限超过fnom+0.5Hz或

下限低于fnom－0.7Hz，在规定的时间内要求DG脱网，如表1所示为DG正常

运行时要求的电网电压及频率。

1.3能量流动时空随机

从电源转换角度看，光伏发电是直流到交流转换，风力发电是交流到直流再

到交流转换，储能及电动汽车是直流到交流转换，对未来发展的直流电网，电源

转换是直流到直流转换。随机性电源接入配电网的并网要求是一致的，但不同类

型的电源之间还是有不同的差异，这些差异主要体现在时间、空间、能量流动等

方面。在时间方面：光伏发电出力随昼夜日出变化，风力发电出力随气候风速变

化，储能出力随消峰填谷曲线变化，电动汽车随人的用车出行行为变化；在空间

方面：光伏发电、风力发电、储能位置固定不变，电动汽车随车俩移动位置变化；

在能量流动方面，光伏发电、风力发电是发电到电网，能量流动是单向流动，储

能及电动汽车是既可以电池到电网，也可以电网到电池，能量流动是双向流动。

1.4高渗透率与配网安全相互矛盾

随机性电源接入配电网电气特性是一致的，但它们接入配电网的需求是不同

的。分布式光伏发电、风力发电是尽可能多发电，渗透率越高越好，DG无约束

大规模接入以及负荷的多变性可能引起较大的电压偏差和波动，甚至出现电压越

限现象，影响配电网安全，配电网需求是接入DG尽量不影响配电网供电可靠性，

这也造成了高渗透率与配网安全相互矛盾：DG尽量多发电，提高发电渗透率，

渗透率过