分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)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(huì)各界對(duì)于光伏發(fā)電的項(xiàng)目關(guān)注度不斷的提高。光伏發(fā)電作為一種清潔能源，同時(shí)也是我國節(jié)能發(fā)展的趨勢(shì)。本文重點(diǎn)對(duì)分布式光伏項(xiàng)目大規(guī)模并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響進(jìn)行初步的了解。

關(guān)鍵詞：分布式；光伏發(fā)電；案例

1光伏發(fā)電并網(wǎng)情況現(xiàn)狀

2011年，全球光伏新增裝機(jī)容量約為27.5GW，較上年的18.1GW相比，漲幅高達(dá)52%，全球累計(jì)安裝量超過67GW。全球近28GW的總裝機(jī)量中，有將近20GW的系統(tǒng)安裝于歐洲，但增速相對(duì)放緩，其中意大利和德國市場(chǎng)占全球裝機(jī)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(chǎn)業(yè)市場(chǎng)需求同比增長129%，其裝機(jī)量分別為2.2GW，1.1GW和350MW。此外，在日趨成熟的北美市場(chǎng)，新增安裝量約2.1GW，增幅高達(dá)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(dǎo)體技術(shù)來實(shí)現(xiàn)發(fā)電。具體來說，就是利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)，促使太陽能在物理作用下轉(zhuǎn)化為電能。因?yàn)樘柲鼙旧硎且环N清潔的自然資源，其在進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中無論是從地域特點(diǎn)考慮，還是從整個(gè)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(diǎn)

光伏發(fā)電建設(shè)規(guī)模靈活，整體資本投入相對(duì)較少，運(yùn)行費(fèi)用低，投資優(yōu)勢(shì)越來越明顯。此外在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中，建設(shè)周期較短，進(jìn)行發(fā)電操作十分靈活，過程中一般無需增加專用高壓設(shè)備，導(dǎo)致該發(fā)電技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中越來越容易實(shí)現(xiàn)。

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

分布式光伏電網(wǎng)發(fā)電的特點(diǎn)為：

1.資源豐富；

2.安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對(duì)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(shì)；

4.能源質(zhì)量高；

5.使用者從感情上容易接受；

缺點(diǎn)：

1.分布式光伏電網(wǎng)占據(jù)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(duì)電網(wǎng)電壓的影響

分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電過程中，會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性帶來一定的影響。配電網(wǎng)通常呈輻射狀，在穩(wěn)定運(yùn)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(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓被抬高當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)位于線路末端，且容量足夠大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏移超標(biāo)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(dāng)大量并網(wǎng)光伏電源接入時(shí)，光伏電源對(duì)電壓的影響還體現(xiàn)在可能造成電壓的波動(dòng)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(huì)造成局部配電線路的電壓波動(dòng)和閃變，若跟負(fù)荷改變疊加在一起，將會(huì)引起更大的電壓波動(dòng)和閃變。

2.2對(duì)電能質(zhì)量的影響

逆變器作為分布式光伏并網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，采用大量電力電子元器件組成，其原理是通過電子開關(guān)的快速切換，實(shí)現(xiàn)直交流的互換上網(wǎng)，在這個(gè)過程難免要產(chǎn)生大量諧波，特別是當(dāng)同一變電臺(tái)區(qū)安裝有較多同一廠家型號(hào)的逆變器時(shí)，同類型的逆變器（內(nèi)在電路和控制策略一致）會(huì)造成特定次數(shù)的諧波疊加，諧波超標(biāo)情況更為明顯。2.3對(duì)繼電保護(hù)的影響

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

3 對(duì)分布式光伏發(fā)電帶來的影響的應(yīng)對(duì)措施

分布式光伏發(fā)電技術(shù)的使用能夠改善未來電力過度緊張的問題，為適應(yīng)未來大規(guī)模分布式光伏電源的接入，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提出以下對(duì)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(wǎng)絡(luò)中，集中式發(fā)電所占比例將有所下降，電力網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和控制方式將會(huì)發(fā)生改變，這種改變帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇將要求電力網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)、規(guī)劃等各方面要進(jìn)行升級(jí)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(shí)，將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓偏移等電網(wǎng)安全運(yùn)行指標(biāo)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，引導(dǎo)分布式光伏有序接入電網(wǎng)。

3.2做好光伏項(xiàng)目并網(wǎng)計(jì)算分析是依據(jù)

（1）認(rèn)真做好變電站、臺(tái)區(qū)并網(wǎng)分布式電源的統(tǒng)計(jì)管理工作，特別是要做好臺(tái)區(qū)單相并網(wǎng)逆變器的安裝管控，確保三相并網(wǎng)容量平衡。因光伏發(fā)電存在隨意性及快速調(diào)節(jié)特性，對(duì)低壓弱電系統(tǒng)極易引起系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，根據(jù)城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則理誓求分布式電源短路比不低于10。《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求臺(tái)區(qū)低壓分布式電源并網(wǎng)容量一般不超臺(tái)區(qū)容量的25%。

（2）加強(qiáng)光伏發(fā)電并網(wǎng)配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格執(zhí)行《光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)向公共點(diǎn)注入的諧波電流等電能質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)滿足GB/T14549-1993的要求。其次分布式光伏電源并網(wǎng)后將改變?cè)潆娤到y(tǒng)的故障特征，使故障后電氣量變化更加復(fù)雜，需要認(rèn)真開展分布式光伏并網(wǎng)后保護(hù)的計(jì)算校核，確保電網(wǎng)保護(hù)的正確動(dòng)作，故障快速切除。

3.3嚴(yán)把入網(wǎng)產(chǎn)品質(zhì)量及安裝工程驗(yàn)收是關(guān)鍵

在進(jìn)行光伏發(fā)電并網(wǎng)過程中，要加強(qiáng)并網(wǎng)設(shè)備質(zhì)量的把關(guān)，嚴(yán)格按照國家下發(fā)的光伏設(shè)備入網(wǎng)相關(guān)管理規(guī)定執(zhí)行，選用國家認(rèn)監(jiān)委批準(zhǔn)的認(rèn)證光伏設(shè)備，堅(jiān)決杜絕“三無”等不合格產(chǎn)品進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行。嚴(yán)格按照國家《光伏發(fā)電工程驗(yàn)收規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，做好分布式光伏工程并網(wǎng)驗(yàn)收檢查，相關(guān)安全數(shù)據(jù)試驗(yàn)分析工作，最大限度提高分布式光伏電源并網(wǎng)安全運(yùn)行水平。

3.4加強(qiáng)分布式光伏并網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)是重要方式

積極采用新技術(shù)加強(qiáng)分布式光伏并網(wǎng)電力系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度，采用新的電網(wǎng)保護(hù)和控制技術(shù)，及時(shí)檢測(cè)控制電網(wǎng)孤島的發(fā)生，保證故障快速、可靠切除和及時(shí)恢復(fù)供電。

4.分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)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(wǎng)發(fā)電。這屬于該省第一個(gè)分布式光伏發(fā)電站。調(diào)查得知，該公司已經(jīng)在全省受理了11戶分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的并網(wǎng)申請(qǐng)，其發(fā)電容量高達(dá)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(shè)太陽能板。

分布式光伏電源主要特點(diǎn)是位于用戶附近，其所用的電能皆是就地利用，接入電網(wǎng)等級(jí)為10千伏及以下的電壓等級(jí)，同時(shí)其單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)總裝機(jī)容量應(yīng)小于6000千瓦的發(fā)電項(xiàng)目。

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

據(jù)了解，新建光伏電站的運(yùn)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(shí)，將節(jié)約標(biāo)煤4.9萬噸，減少二氧化碳排放量3.29萬噸。

5.結(jié)論

分布式光伏發(fā)電以其節(jié)能、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，發(fā)展上升勢(shì)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(wǎng)中，配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、營運(yùn)和控制都要升級(jí)換代來適應(yīng)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(shù)的日益成熟，其必將引領(lǐng)電力發(fā)展進(jìn)入一個(gè)全新時(shí)代，智能電網(wǎng)正在悄然向我們走來。

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