分布式光伏發電系統淺論

張世強

【摘要】：分布式光伏發電是一種新興的、具有廣闊發展前景的技術，具有輸出功率較小、綠色環保等特點。該技術采取就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用的原則，利用光伏組件將太陽能直接轉化為電能，既能緩解局部用電緊張狀況，又能解決長距離輸電的損耗問題，還能與大電網互為備用，提高供電可靠性，對于優化我國能源結構、促進節能減排、防治大氣污染具有重要意義。

【關鍵詞】：電力系統；分布式；光伏發電

1、導言

隨著分布式光伏發電度電補貼政策和項目管理辦法的出臺，國內的分布式光伏發電發展速度越來越快，其規模也在不斷擴大，但各方面相關的技術因素都在某種程度上影響著我國分布式光伏發電的發展走向。因此，相關的技術人員與技術部門應該格外重視該方面的能源技術，及時發現此方面的問題，并根據實際情況采取有針對性的解決手段，以此完善分布式光伏發電的技術水平。

2、分布式光伏發電的概述

分布式發電最早出現于1978年美國公共事業管理政策法，其定義為分布在配電網或負荷附近的發電設施。分布式發電電源主要包括太陽能發電、風力發電、燃料電池等，發電規模普遍較小，且多靠近用戶，可直接向符合供電，或根據用戶需要近距離輸出電能。與傳統模式相比分布式發電具有獨特性：可靠性、經濟性、靈活性、環保性。分布式電源多采用中小型或微型電池組，操作方便，且相互獨立，不易發生大規模供電事故；靠近用戶，可直接就近向用戶供電，節省了遠距離運輸帶來的電力損耗；建設周期短，見效快，投資少，能夠靈活配置各項資源；分布式電源多為可再生的清潔能源，更加綠色環保。

3、分布式光伏發電的前景

隨著傳統能源可開發資源的日益減少，以及傳統能源在使用過程中對環境的污染加劇，近年來世界各國都在積極探索新能源的開發和利用。我國國務院在2012年10月24日發布了《中國的能源政策》白皮書，提出大力發展新能源和可再生能源的重要戰略。新能源，一般指核能、風能、太陽能等在新技術基礎上，可系統的開發利用的可再生能源。

20世紀80年代以來，我國在西藏、新疆、內蒙等日照時間長、幅員遼闊的西部地區建設大型的太陽能電站，利用光伏電板收集太陽光能，并將其轉化為電能。光伏發電被稱為無污染、可持續再生、運營風險低的新能源，但同時存在輸電距離長、占用土地資源的弊端。此外，分布式光伏發電實行“自發自用、余電上網、就近消納、電網調節”的運營模式，鼓勵各類電力用戶投資建設和經營分布式光伏發電項目，國家和地方政府進行資金補貼。

4、分布式光伏發電的影響因素與應對手段

4.1并網技術穿透率

在分布式光伏發電系統中，其分布式光伏發電的穿透率是衡量分布式光伏在電網系統中技術水平的一項重要的指標。依據相關的研究報告顯示，分布式光伏發電系統的穿透率應嚴格控制在容量的15%以內。但在國內，隨著大量的分布式光伏發電系統出現在國內的公共電網體系之中，其真正的穿透率對于電網本身的影響作用也越來越大。對于此類情況，必須要嚴格控制穿透率的擴大化，保證分布光伏發電與電網的兼容性，并考慮好對電網內的設施的保護。

4.2逆功率的注意

這一概念指的是在低壓電網并網分布式光伏系統當負荷很低時試圖通過配電變壓器向中壓電網反送電，該情況下因配電變壓器和線路的阻抗，配電網的電壓也會明顯增高。為防止該情況的出現，一般采取的手段措施有在配電變壓器的次級安裝逆功率檢測與控制裝置，一旦出現逆功率將會使分布式光伏發電系統自動斷開，安裝動態的調整功率的逆變器，并增加儲能或增加機動負荷，在必要情況下將多余的電力進行吸收。

4.3限制輸送能力

光伏的并網問題是一直限制光伏發電的最大的影響因素。目前我國的太陽能資源較為豐富，但受到資源區與負荷中心相距較遠的因素影響，無論是以集中式開發為主的西部地區還是分散式開發為主的東部地區，都面臨著并網難的問題。輸送能力的限制影響著我國分布式光伏并網發展。可以說，我國的太陽能資源可以在一半地區以上使用超過1400小時，效率比較良好。但受到地區上的限制，太陽能資源豐富的地區多在西部與中部，與我國的電路負荷中心存在較大的距離差距，使之成為制約光伏發電發展的瓶頸。其光伏發電的消納問題也有待思考，關鍵點在于打通西部地區向東部地區輸送電力的通道。

5、分布式光伏并網發電的關鍵技術

5.1鎖相環控制技術

鎖相環是控制光伏發電系統并網輸出的交流電與市電同頻共相的一項技術，它作為一種反饋控制電路，接受外部信號后，與自身系統信號比較，再通過其內部的相關環節控制內部環路信號的相位和頻率，然后發出信號。其中鑒相器主要負責檢測輸入信號和輸出信號的相位差，并將相位差轉化成電壓信號的形式。當輸入信號出現波動時，鑒相器的輸出電壓信號將產生紋波。環路濾波器主要負責將這些電壓信號平均化，并去除紋波，得到較為穩定的電壓信號。壓控振蕩器主要負責接受穩定的電壓信號，并產生一定頻率的輸出信號，輸出信號傳到開關管的控制電路，控制開關管的開關，使逆變器的輸出電能與市電同頻共相。

5.2分布式發電系統并網控制技術

分布式光伏系統具有多并網逆變器和多能量來源等特點，必須注重在并網運行中的相互耦合影響以及并網協調的控制問題。為實現負荷穩態的合理動態分配，必須注重多個逆變器在獨立運行中的協調控制問題，同時還要深入研究能夠適合于并網逆變器的無盲區孤島檢測問題。

5.3網絡拓撲技術

分布式光伏系統的網絡拓撲結構與傳統的集中式發電系統相比，存在較大差異。研究設計分布式光伏發電系統的網絡拓撲結構，關鍵要充分考慮當地太陽能的分布預測和負荷水平，在可用性、隨機性方面給予正確評估。

結論

綜上所述，近年來，為解決能源問題和環境問題，國外許多發達國家十分重視分布式光伏系統的研發，光伏發電產業發展很快。我國也加大了分布式光伏發電的支持力度，國家和地方政府相繼出臺了一系列促進光伏產業發展的相關政策。目前分布式光伏發電已在發電站、交通監控、景觀照明、道路照明等領域得到廣泛應用，越來越多的居民開始使用家用太陽能電源產品。當前應用最廣泛的分布式光伏發電系統是居民自建房屋、城市居民小區、產業聚集區廠房等建筑屋頂上的規模較小的光伏發電項目，其顯著優點是日照輻射好，不占專用地，光伏組件安裝相對自由，系統效率高，便于大規模推廣應用。

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