分布式光伏如何掘金能源互联网？

　　分布式光伏是能源互联网的重要组成元素，本文将从推动分布式光伏发展、促进能源互联网建设的角度，在分布式光伏发电智能化、分布式光伏能源网络、分布式光伏电能利用模式、分布式光伏通信网络和新型业务四个领域，探讨分布式光伏如何与能源互联网结合，列举分布式光伏可能的应用形式和需要结合的相关技术。

　　一、概念

　　(1)能源互联网的概念

　　根据清华大学能源互联网创新研究院定义，能源互联网分为三个层次：首先，是物理基础层面，能源互联网是以电力为主，气、热、水等多种能源互补融合的网络，涵盖能源生产、存储、能源传输、能源转换和能源消费多个环节，实现能源利用的最优化和绿色能源利用的最大化。其次，是物理和信息融合层面，能源互联网是信息、物理融合的网络，为实现能源信息共享、各种能源协同优化，信息网络是物理网络的大脑，让物理网络更有智慧。最后，是价值挖掘层面，通过创新的商业模式、互联网的思维来改变整个能源产业链。

　　(2)能源互联网的内涵

　　根据国务院[2015]40号文《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，能源互联网内涵广泛，主要涉及：

　　a)推进能源生产智能化。包括能源生产的运行监测、故障诊断、负荷预测、信息共享、协同运行、精准调度、智能管理、安全高效等。

　　b)建设分布式能源网络。包括光伏和风力发电站建设，储能、微网、主动配电网技术研究，实现能源和信息的双向流动等。

　　c)探索能源消费新模式。包括电力市场交易，电动汽车、港口岸电等电能替代技术应用，电力需求侧管理，用户端智能化用能，能源共享经济等。

　　d)发展基于电网的通信设施和新型业务。包括能源互联网信息通信系统、家庭能效管理等。

　　二、分布式光伏与能源互联网的结合

　　分布式光伏是能源互联网的重要组成元素。本文将从推动分布式光伏发展、促进能源互联网建设的角度，探讨分布式光伏如何与能源互联网结合，主要包括分布式光伏发电智能化、分布式光伏能源网络、分布式光伏电能利用模式、分布式光伏通信网络和新型业务。

　　(1)分布式光伏发电智能化

　　a)分布式光伏智能生产运营

　　分布式光伏智能生产运营内容：提升光伏发电生产信息化建设水平，实现光伏发电生产管理精细化、分析智能化、决策科学化、信息数字化、运行自动化和作业标准化。

　　管理精细化，主要是指对设备的全寿命周期管理，对人员行为的全方位管理，对财务费用的实时计算。分析智能化，主要是指对光伏发电设备性能和故障、太阳能资源、光伏电站运行等数据的综合分析。决策科学化，主要是指对电站选址、发电设备采购、发电备件管理、发电维护模式的科学决策。信息数字化，主要是指生产监控、管理及分析的资料和过程全面数字化。运行自动化，主要是指设备点检自动化，光伏电站功率准确预报。作业标准化，主要是指光伏发电运行、维护和检修知识的积累、经验的沉淀和行为的规范。

　　b)分布式光伏与虚拟电厂

　　虚拟发电厂是将一定区域内的传统发电厂、分布式电源、可控负荷和储能系统有机结合，通过一个控制中心的管理，合并为一个整体参与电网运行和电力市场。

　　分布式光伏通常安装在工厂屋顶或商业地产屋顶，在工厂内通常可能具备了冷藏仓库、空调系统、热泵等可调负荷，通过虚拟电厂控制中心，可以优化虚拟电厂范围内各组成对象的能源供应(即分布式光伏的发电计划和可调负荷的供电计划)，并预测发电和用电负荷信息，提供发电和用电负荷的费用信息。

　　传统电厂与虚拟电厂的电量交易

　　虚拟电厂控制软件功能包括：发电单元监视和优化调度、新能源发电功率预测、用电负荷预测和管理、数据分析、费用成本计算等。

　　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。

　　c)分布式光伏与主动配电网

　　主动配电网是可以综合控制分布式能源(分布式发电、柔性负载和储能)的配电网，可以使用灵活的网络构架实现潮流的有效管理，分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。

　　分布式光伏通过自动有功无功调节技术的应用和配套储能装置，减少功率波动，并提供一定的无功支撑能力。

　　分布式光伏应满足GB/T19964-2012光伏电站接入电力系统技术规定的要求，具备有功功率连续平滑调节的能力，应能够接收并自动执行电网调度机构下达的有功功率及有功功率变化的控制指令，同时，分布式光伏并网逆变器应满足额定有功出力下功率因素在超前0.95-滞后0.95的范围内动态可调。

　　分布式光伏通过配备的小型储能装置，可以对其输出功率进行平滑，可以减少对电网的冲击。

　　(3)分布式光伏电能利用模式

　　a)分布式光伏与电动汽车

　　相对传统基于电网的电动汽车充电方式来说，太阳能充电成本目前依然相对较高。但对于建设了分布式电站的屋顶来说，如果就地消纳比例不高，增加电动汽车充电桩，是有效消纳光伏电站所发电量的途径。

　　b)分布式光伏与电力需求侧管理

　　电力需求侧管理是指通过采取有效的激励措施，引导电力用户改变用电方式，提高终端用电效率，优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动，是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项系统工程。