分布式光伏發(fā)電并網現(xiàn)狀及案例研究

陳東

摘要：隨著我國頒布了一系列的光伏發(fā)電扶持政策后，社會各界對于光伏發(fā)電的項目關注度不斷的提高。光伏發(fā)電作為一種清潔能源，同時也是我國節(jié)能發(fā)展的趨勢。本文重點對分布式光伏項目大規(guī)模并網對電網的影響進行初步的了解。

關鍵詞：分布式；光伏發(fā)電；案例

1光伏發(fā)電并網情況現(xiàn)狀

2011年，全球光伏新增裝機容量約為27.5GW，較上年的18.1GW相比，漲幅高達52%，全球累計安裝量超過67GW。全球近28GW的總裝機量中，有將近20GW的系統(tǒng)安裝于歐洲，但增速相對放緩，其中意大利和德國市場占全球裝機增長量的55%，分別為7.6GW和7.5GW。2011年以中日印為代表的亞太地區(qū)光伏產業(yè)市場需求同比增長129%，其裝機量分別為2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趨成熟的北美市場，新增安裝量約2.1GW，增幅高達84%。

1.1分布式光伏發(fā)電的基本概念

所謂的光伏發(fā)電，指的是利用半導體技術來實現(xiàn)發(fā)電。具體來說，就是利用半導體材料的光電效應，促使太陽能在物理作用下轉化為電能。因為太陽能本身是一種清潔的自然資源，其在進行轉換的過程中無論是從地域特點考慮，還是從整個發(fā)電的過程，都是較為靈活的方式，因此分布式光伏發(fā)電被政府部門廣泛看好。

1.2分布式光伏發(fā)電的基本特點

光伏發(fā)電建設規(guī)模靈活，整體資本投入相對較少，運行費用低，投資優(yōu)勢越來越明顯。此外在具體的技術實現(xiàn)過程中，建設周期較短，進行發(fā)電操作十分靈活，過程中一般無需增加專用高壓設備，導致該發(fā)電技術實際應用中越來越容易實現(xiàn)。

目前我國分布式光伏發(fā)電井網主要有兩種方式，一是居民戶小型光伏項目，通過低壓線井網，直接接入公用配電網（如圖1所示）。二是企業(yè)投資光伏項目，一般通過用戶內部低壓線路井網，后經用戶高壓專變升壓后接入公用電網（如圖2所示）

分布式光伏電網發(fā)電的特點為：

1.資源豐富；

2.安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對干凈（無公害）；

3.物資源分布地域的限制，可以通過利用建筑屋面的優(yōu)勢；

4.能源質量高；

5.使用者從感情上容易接受；

缺點：

1.分布式光伏電網占據的面積過大；

2.能夠有效獲取四季、晝夜以及陰晴氣象條件等能源；

③發(fā)電成本高

④光伏板制造過程中不環(huán)保

2.1對電網電壓的影響

分布式光伏并網發(fā)電過程中，會對整個電網電壓的穩(wěn)定性帶來一定的影響。配電網通常呈輻射狀，在穩(wěn)定運行的情況下，電壓沿饋線方向逐漸降低。接入光伏電源后，由于饋線上的傳輸功率減少，使沿饋線各負荷節(jié)點處的電壓被抬高當并網點位于線路末端，且容量足夠大時，會出現(xiàn)負荷節(jié)點電壓偏移超標的情況，而其電壓抬高多少與光伏電源位置和總量大小有著直接的聯(lián)系。其次當大量并網光伏電源接入時，光伏電源對電壓的影響還體現(xiàn)在可能造成電壓的波動和閃變。由于光伏電源的出力隨入射的太陽輻照度而變，可能會造成局部配電線路的電壓波動和閃變，若跟負荷改變疊加在一起，將會引起更大的電壓波動和閃變。

2.2對電能質量的影響

逆變器作為分布式光伏并網的關鍵設備，采用大量電力電子元器件組成，其原理是通過電子開關的快速切換，實現(xiàn)直交流的互換上網，在這個過程難免要產生大量諧波，特別是當同一變電臺區(qū)安裝有較多同一廠家型號的逆變器時，同類型的逆變器（內在電路和控制策略一致）會造成特定次數(shù)的諧波疊加，諧波超標情況更為明顯。2.3對繼電保護的影響

光伏發(fā)電并網給電力系統(tǒng)繼電保護帶來許多影響。我國現(xiàn)有配網，多數(shù)是以單電源放射狀結構為主，但是這種方式明顯不適于分布式光伏發(fā)電入網模式，如果光伏系統(tǒng)接入位置距離故障點比較近且容量達到一定值時，很可能引起誤動。如果故障點在光伏系統(tǒng)的下游時，流過線路保護的短路電流比米接光伏系統(tǒng)是反而小，此時會降低保護的靈敏性。

3 對分布式光伏發(fā)電帶來的影響的應對措施

分布式光伏發(fā)電技術的使用能夠改善未來電力過度緊張的問題，為適應未來大規(guī)模分布式光伏電源的接入，保證電網的安全穩(wěn)定運行，提出以下對策建議。

3.1合理規(guī)劃是基本前提

隨著越來越多的分布式電源接入到配電網絡中，集中式發(fā)電所占比例將有所下降，電力網絡的結構和控制方式將會發(fā)生改變，這種改變帶來的挑戰(zhàn)和機遇將要求電力網絡從設計、規(guī)劃等各方面要進行升級換代，合理規(guī)劃分布式電源接入位置和容量，在最大限度的利用光伏發(fā)電量的同時，將負荷節(jié)點的電壓偏移等電網安全運行指標控制在規(guī)定的范圍內，引導分布式光伏有序接入電網。

3.2做好光伏項目并網計算分析是依據

（1）認真做好變電站、臺區(qū)并網分布式電源的統(tǒng)計管理工作，特別是要做好臺區(qū)單相并網逆變器的安裝管控，確保三相并網容量平衡。因光伏發(fā)電存在隨意性及快速調節(jié)特性，對低壓弱電系統(tǒng)極易引起系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，根據城市電力網規(guī)劃設計導則理誓求分布式電源短路比不低于10。《光伏電站接入電網技術規(guī)定》要求臺區(qū)低壓分布式電源并網容量一般不超臺區(qū)容量的25%。

（2）加強光伏發(fā)電并網配電系統(tǒng)的電能質量監(jiān)測，嚴格執(zhí)行《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網技術規(guī)定》，光伏發(fā)電并網運行時向公共點注入的諧波電流等電能質量指標應滿足GB/T14549-1993的要求。其次分布式光伏電源并網后將改變原配電系統(tǒng)的故障特征，使故障后電氣量變化更加復雜，需要認真開展分布式光伏并網后保護的計算校核，確保電網保護的正確動作，故障快速切除。

3.3嚴把入網產品質量及安裝工程驗收是關鍵

在進行光伏發(fā)電并網過程中，要加強并網設備質量的把關，嚴格按照國家下發(fā)的光伏設備入網相關管理規(guī)定執(zhí)行，選用國家認監(jiān)委批準的認證光伏設備，堅決杜絕“三無”等不合格產品進入系統(tǒng)運行。嚴格按照國家《光伏發(fā)電工程驗收規(guī)范》等相關標準，做好分布式光伏工程并網驗收檢查，相關安全數(shù)據試驗分析工作，最大限度提高分布式光伏電源并網安全運行水平。

3.4加強分布式光伏并網運行監(jiān)測是重要方式

積極采用新技術加強分布式光伏并網電力系統(tǒng)的監(jiān)控、調度，采用新的電網保護和控制技術，及時檢測控制電網孤島的發(fā)生，保證故障快速、可靠切除和及時恢復供電。

4.分布式光伏發(fā)電并網成功案例

我國某地的某新能源開發(fā)公司1000千瓦光伏發(fā)電站在商洛并網發(fā)電。這屬于該省第一個分布式光伏發(fā)電站。調查得知，該公司已經在全省受理了11戶分布式光伏發(fā)電項目的并網申請，其發(fā)電容量高達20600千瓦，其中最小單戶容量為3000瓦，最大單戶容量為6000千瓦，統(tǒng)一為屋頂覆設太陽能板。

分布式光伏電源主要特點是位于用戶附近，其所用的電能皆是就地利用，接入電網等級為10千伏及以下的電壓等級，同時其單個并網點總裝機容量應小于6000千瓦的發(fā)電項目。

該光伏發(fā)電站投資4800萬元，是商洛市首個新能源項目，也是國家2012年第二批金太陽示范項目，今年8月二期5000千瓦光伏發(fā)電站建成后，項目總裝機將達到6000千瓦。

據了解，新建光伏電站的運行壽命一般為25年，6000千瓦光伏發(fā)電站25年總發(fā)電量1.36億千瓦時，將節(jié)約標煤4.9萬噸，減少二氧化碳排放量3.29萬噸。

5.結論

分布式光伏發(fā)電以其節(jié)能、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，發(fā)展上升勢頭將不可阻擋。隨著越來越多的分布式光伏電源接入到配電網中，配電網的設計、規(guī)劃、營運和控制都要升級換代來適應其發(fā)展，這些都需要電力工作者慢慢研究，但是伴隨著分布式光伏發(fā)電技術的日益成熟，其必將引領電力發(fā)展進入一個全新時代，智能電網正在悄然向我們走來。

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