分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電站系統(tǒng)應(yīng)用與技術(shù)分析

陳金波 薛峰

摘 要：在能源資源緊張的時代背景中，太陽能等可再生性、清潔性能源在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)發(fā)展中占據(jù)重要地位，其對光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展進(jìn)程起到推動作用。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)具有無占地性、無噪音、無污染、架設(shè)電安設(shè)電線路就可發(fā)電等優(yōu)勢特征，故而得到較廣泛應(yīng)用。文章在對光伏發(fā)電系統(tǒng)主要構(gòu)成闡述的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)下分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行期間常用的幾種技術(shù)類型作出詳細(xì)探究，并結(jié)合該技術(shù)對電網(wǎng)運行形成的影響，對其未來發(fā)展方向作出科學(xué)預(yù)測。

關(guān)鍵詞：分布式；并網(wǎng)光伏發(fā)電站系統(tǒng)；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展前景

中圖分類號：TM615 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0148-02

Abstract： In the context of the shortage of energy resources， renewable and clean energy such as solar energy occupies an important position in the development of modern industry， which plays an important role in promoting the sustainable development of photovoltaic power generation industry. Distributed photovoltaic power generation system has been widely used because of its advantages such as no occupation， no noise， no pollution， power generation by setting up electric power lines and so on. Based on the description of the main composition of photovoltaic power generation system， this paper makes a detailed discussion on several types of technologies commonly used during the operation of distributed photovoltaic grid-connected power generation system， and， combined with the impact of this technology on the formation of power grid operation， makes a scientific prediction of its future development prospect.

Keywords： distributed； grid-connected photovoltaic power station system； technical application； development prospect

當(dāng)下人口基數(shù)不斷增加、生態(tài)環(huán)境污染與能源枯竭日益加劇。世界各國在發(fā)展經(jīng)濟過程中提出節(jié)能環(huán)保的號召。在這樣的社會背景下，光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用與推廣，已成為世界各國研究的熱點問題之一。分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電是光伏的主要技術(shù)之一，加強對該發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，能有效促進(jìn)我國整個電伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也有利于解除我國當(dāng)下面對的環(huán)境污染問題，促進(jìn)人與自然生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展。本文主要對分布式并網(wǎng)光伏的具體應(yīng)用做出較詳細(xì)探究。

1 光伏發(fā)電系統(tǒng)基本構(gòu)成

光伏組件一般分為晶硅電池組件和薄膜電池組件兩種，安設(shè)在建筑體屋頂上，其能有效接收太陽能輻射，并將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。而分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要構(gòu)成有電能電池、匯流箱、系統(tǒng)保護(hù)設(shè)備、配電裝置、監(jiān)控系統(tǒng)等。本系統(tǒng)在設(shè)計過程中采用的光伏發(fā)電系統(tǒng)見圖1所示，對其整體分析后，發(fā)現(xiàn)光伏組件采用并聯(lián)與串聯(lián)的方式，將光伏組件產(chǎn)生的直流電匯流后，經(jīng)光伏逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡诮涣髋潆娫O(shè)備的協(xié)助下，把電能順利的輸送給用戶或?qū)﹄娋W(wǎng)傳導(dǎo)。

2 分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)分析

2.1 并網(wǎng)控制技術(shù)

從宏觀的角度分析分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)特征有能源來源渠道廣泛、電流器并網(wǎng)數(shù)量繁多，其能提升系統(tǒng)的發(fā)電效率，檢測輸電線路長度，但同時其運行期間安全性受到一定威脅，為保證該發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電期間能安穩(wěn)供電，此時對并網(wǎng)推行一定控制措施是必須進(jìn)行的事宜，當(dāng)下我國針對并網(wǎng)控制技術(shù)的研究主要包括如下幾方面內(nèi)容：（1）分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在獨立運轉(zhuǎn)狀態(tài)下10格力面積電壓與頻率能實現(xiàn)對其協(xié)調(diào)性、有效性控制。（2）能源的多樣化來源渠道及并網(wǎng)逆變器的分布模式，促使發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運轉(zhuǎn)期間能強化電網(wǎng)的協(xié)調(diào)性與規(guī)范性。（3）檢測無盲區(qū)孤島。該目標(biāo)的實現(xiàn)需以發(fā)電系統(tǒng)有關(guān)特征為憑據(jù)，進(jìn)而實現(xiàn)對網(wǎng)內(nèi)電氣性能指標(biāo)的深度性研究。

2.2 風(fēng)險控制技術(shù)

當(dāng)下，家裝分布式光伏發(fā)電技術(shù)在社會各個領(lǐng)域中有廣泛性應(yīng)用。應(yīng)用效果得到大量用戶的肯定與信賴。在這樣的情景下，與系統(tǒng)相關(guān)的風(fēng)險控制技術(shù)應(yīng)勢而生，對安裝家裝分布式光伏發(fā)電設(shè)備設(shè)施實施相關(guān)防控措施，能減少或規(guī)避不必要風(fēng)險的發(fā)生。風(fēng)險控制技術(shù)的研發(fā)，能保證用戶用電過程的安全性，當(dāng)下家裝分布式系統(tǒng)設(shè)備在安裝過程中常見的風(fēng)險類型有電壓保護(hù)風(fēng)險，繼電保護(hù)風(fēng)險等。在對以上風(fēng)險防控期間，相關(guān)人員一定要嚴(yán)格依照有關(guān)規(guī)范與操作規(guī)則操作，給予安裝過程高度重視。精確設(shè)置與調(diào)控設(shè)備參數(shù)，能使發(fā)電設(shè)備設(shè)施后續(xù)運行安全性有一定保障。另外，技術(shù)人員在實踐中應(yīng)連續(xù)優(yōu)化控制設(shè)施與監(jiān)控裝備，力爭實現(xiàn)對電力系統(tǒng)運行故障的全面性、實時性監(jiān)測，同時結(jié)合技術(shù)監(jiān)測期間發(fā)現(xiàn)的不足，深入分析問題成因，并及時實施針對性改善措施。針對設(shè)備的關(guān)鍵點，安設(shè)相關(guān)的絕緣裝備與避雷裝備，以優(yōu)化繼電保護(hù)工作效率。

2.3 運行控制技術(shù)

目前我國分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的運行模式主要有如下兩種，一是上級調(diào)控監(jiān)控中心的控制，二是系統(tǒng)智能化控制。運行控制技術(shù)在發(fā)的系統(tǒng)發(fā)電過程中的應(yīng)用主要是采用實時動態(tài)性采集系統(tǒng)運轉(zhuǎn)所處環(huán)境溫度、輻射強度、交流輸出電壓及電流等指標(biāo)，當(dāng)被采集的數(shù)據(jù)與電腦系統(tǒng)輸出功率相關(guān)規(guī)定相符時，提示光伏發(fā)電系統(tǒng)可依照效率最高的原則，自行在恒壓恒功率恒電流及最大功率為點追蹤模式中作出最有利選擇。在恒壓運行模式下，逆變器中的直流母線電壓指標(biāo)不變，電壓值是開路電壓的70.0%左右；而在恒功率運行模式下，技術(shù)人員可結(jié)合需求，連續(xù)調(diào)整指標(biāo)。并網(wǎng)結(jié)合電力系統(tǒng)相關(guān)命令，進(jìn)行規(guī)范性的發(fā)電作業(yè)；在恒流工運行模式下，并網(wǎng)發(fā)電目標(biāo)的實現(xiàn)是以恒定交流電流為基礎(chǔ)，此時逆變器電流指標(biāo)高低也能被連續(xù)調(diào)控，在最大功率位點追蹤運行模式，逆變器不僅能達(dá)到對太陽能電池板發(fā)電電壓的動態(tài)性監(jiān)測，還可實現(xiàn)對電流電壓指標(biāo)的全程追蹤，保證不同時間點并網(wǎng)發(fā)電作業(yè)的連貫性、有效性。

2.4 鎖相環(huán)控制技術(shù)

將該技術(shù)應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)中，能實現(xiàn)對電網(wǎng)輸出交流電與市電同頻共相的有效調(diào)控。從本質(zhì)上分析，其屬于一類反饋控制電路。在接收外部信號后，和自體信息系統(tǒng)信號作出對比性分析，進(jìn)而利用其內(nèi)部的有關(guān)環(huán)節(jié)控制，實現(xiàn)對內(nèi)部回路信號相位與頻率指標(biāo)的調(diào)控，最后將信號傳遞至外界。在鎖相環(huán)控制技術(shù)中，最明顯功能是檢測輸入出信號的相位差，同時能順利將相位差轉(zhuǎn)型為電壓信號，若輸出信號形成較大波動時，進(jìn)相器傳導(dǎo)出的電壓信號也會形成紋波。環(huán)路濾波器的能是對這些電路信號計算平均值，同時剔除紋波，獲得運行相對平穩(wěn)的電壓信號。壓控振蕩器在接收運行穩(wěn)定電壓信號方面體現(xiàn)出較大優(yōu)越性，同時能生成一定頻率的輸出信號，當(dāng)輸出信號傳導(dǎo)至開關(guān)管的控制電路內(nèi)時，就能實現(xiàn)對開關(guān)啟閉過程的控制，促使逆變器輸出電能和市電達(dá)成同頻共相的運行模式。

2.5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)

在分布式光伏系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和以往的集中式發(fā)電系統(tǒng)相比存在本質(zhì)性差異。對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，重點是要考慮本地太陽能的分布規(guī)律與負(fù)荷能力，進(jìn)而對其實用性、隨機性等指標(biāo)進(jìn)行精確性評估。

3 分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量形成的影響

3.1 誘發(fā)電能形成直流偏離故障

該發(fā)電系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中，主客觀等多種因素均會影響運行效率。一旦控制電路內(nèi)運算放大器的零點遷徙及驅(qū)動電路出現(xiàn)不統(tǒng)一現(xiàn)象時，從很大程度上分析，會造成逆變器輸出電壓指標(biāo)形成直流分量問題，此時該發(fā)電系統(tǒng)以逆變器為媒介與配電網(wǎng)相接，就會把直流分量也整合至配電網(wǎng)內(nèi)，進(jìn)而造成配電網(wǎng)運行過程中形成直流偏離故障問題。若發(fā)電系統(tǒng)形成的直流分量造成變電器正常位點出現(xiàn)偏離現(xiàn)象時，就會誘導(dǎo)變壓器形成一定飽和現(xiàn)象，直流分量高于規(guī)定指標(biāo)時，將會對電源系統(tǒng)運行安全性形成負(fù)面影響，因為配電網(wǎng)線路阻抗相對較低，此時把數(shù)個逆變器直接并聯(lián)整合至電網(wǎng)內(nèi)，即便是個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)輸入電壓有直流分量，但是也會在不同并網(wǎng)的逆變器間形成數(shù)量較多的直流環(huán)流。

3.2 誘發(fā)電能形成諧波污染問題

通常情況下，并網(wǎng)系統(tǒng)以逆變器為依托實現(xiàn)并網(wǎng)的。但為有效規(guī)避其在特殊位置形成直通現(xiàn)象，相關(guān)人員通常在其運轉(zhuǎn)期間對控制開關(guān)信號采用死區(qū)控制方法，這樣保證逆變器在相同橋壁上的上、下兩管死區(qū)時間內(nèi)，兩個開關(guān)管均能處于相同的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中。但是受多種因素影響，逆變器運輸過程中會形成較嚴(yán)重的高頻諧波，這些諧波若長時間不能被解除，將會造成電流“畸形”。而在配電網(wǎng)現(xiàn)實運行期間，線路阻抗相對較大，如果未能及時實現(xiàn)對諧波的處置，情節(jié)嚴(yán)重將會誘發(fā)電壓“畸變”。

4 發(fā)展前景分析

在科學(xué)技術(shù)日新月異的時代背景中，我國也加大對工分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)研發(fā)工作的支持力度，國家相關(guān)部門與地方政府機關(guān)陸續(xù)頒發(fā)了與光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)的政策措施當(dāng)下光伏式發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)電站交通監(jiān)控景觀照明等領(lǐng)域中均有廣泛性應(yīng)用，很多光很多居民也陸續(xù)開始使用家用家居太陽能電源產(chǎn)品，其中居民自建房屋城市居民小區(qū)等是當(dāng)下應(yīng)用范圍最廣的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，日照輻射優(yōu)良，安裝靈活度高，系統(tǒng)運行效率高是其主要特征促進(jìn)其大規(guī)模推廣應(yīng)用過程，據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2018年我國分布式光伏新增2096萬千瓦，到12月底，全國光伏發(fā)電裝機達(dá)到1.74億千瓦，其中，分布式光伏5061萬千瓦。國家發(fā)布的相關(guān)政策文件中明確指出，全力鼓勵將分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)，以實現(xiàn)和建筑工程的有效結(jié)合，支持企事業(yè)單位、社區(qū)與家庭安設(shè)與使用該發(fā)電系統(tǒng)，與此同時，關(guān)于屋頂問題、接入問題等也逐漸得到改善。

5 結(jié)束語

綜合全文，可見分布式光伏電網(wǎng)發(fā)電技術(shù)具備節(jié)能、建設(shè)成本低與環(huán)保等優(yōu)勢特征，迎合了當(dāng)下可持續(xù)發(fā)展理念，伴隨著能源短缺、環(huán)境污染現(xiàn)象的加劇，分布式光伏電網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的優(yōu)越性將會更顯著，在電網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)至高點，獲得更大的發(fā)展空間。

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