淺談農村光伏扶貧發電技術

胡志勇 楊松 張良利 沈道軍

摘 要：光伏扶貧是政府精準扶貧的項目之一，光伏發電是利用太陽電池的光生伏特效應將太陽能直接轉化為電能，清潔環保，并且光伏電站大多建在荒山荒坡和屋頂，節約了資源，體現了綠色發展的新理念。然而，隨著光伏發電設施大量接入電網系統，一系列問題接踵而至，所以想要建好扶貧電站，必須要有相應的對策來解決這些問題。該文針對光伏扶貧中出現的問題進行分析和提出相應的解決方案。

關鍵詞：光伏扶貧；太陽能電池；光伏發電技術

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0 引言

能源是現代社會建設不可或缺的基礎條件，沒有充足的能源保障我國就不可能全面建設成小康社會，光伏扶貧既能夠提高貧困地區的生活水平，也能夠擴大光伏市場，合理開發利用貧困地區的能源資源是帶動貧困地區脫貧的新方法。

1 光伏扶貧的現狀

據調查，截至2017年底，已經被納入國家光伏扶貧補助目錄項目的就有553.8萬kW，覆蓋貧困戶96.5萬戶。自2016年光伏扶貧開展以來，光伏扶貧取得了不錯的效果，幫助了許多貧困戶成功脫貧。

以前的光伏扶貧項目有3種類型：戶用光伏發電扶貧、村級光伏電站扶貧和地面集中光伏電站扶貧。但是根據2018年3月26日國家能源局、國務院扶貧辦印發的《光伏扶貧電站管理辦法》，其中第5條規定光伏扶貧電站原則上應在建檔立卡貧困村按照村級電站方式建設。根據當地實際情況，確有必要并經充分論證可以采用聯建方式建設村級電站。所以今后光伏扶貧只有村級電站一種方式，光伏扶貧電站不再搞集中式電站，不能打著光伏扶貧名義要規模、建集中式電站。

2 光伏扶貧項目前期工作存在的難題

2.1 扶貧項目設計現場勘測難

光伏扶貧項目選址多利用村鎮自有集體土地、荒地、山地以及農戶的屋頂等，村級扶貧項目建設地數量多且分散，交通也不方便，若想在有限的時間內踏勘完所有的扶貧地塊，持續時間較長。并且各個電站建設地的地形地貌大多不同，就屋頂光伏電站建設來說，不同的屋頂（屋頂結構不一樣，有些瓦屋頂下面是木梁，有些屋頂下面是水泥層），它們的荷載及所需的屋頂支架是不同的，都會導致設計方案的不同。并且建設用地的不斷調整導致設計方案也需不斷調整，基本上都需要多次調整排布方案才能出圖，影響了出圖的節奏。

2.2 扶貧項目設計資料收集難

施工隊伍從選址到開工建設持續時間較短。如果不能在施工隊伍施工之前提供給他們完整的紅線圖、地形圖、地質勘察報告、接入方案或接入意見，往往會因為設計資料不全而導致設計返工的情況頻繁出現，甚至一些設計方案出現了顛覆致使項目施工出現返工廢材等情況。

2.3 扶貧項目工期緊張

扶貧項目從單位中標到工程并網，時間往往會非常緊張，留給設計、采購、施工等環節的時間不夠充分，會導致項目設計方案論證力度不足、設計優化力度不夠，紕漏嚴重會導致部分項目出現返工情況或項目電站質量不高。特別是6月30日和12月31日這2個時間節點，時間更加緊迫。光伏扶貧項目需要盡可能在時間節點前提前進行規劃，為施工和設計增加時間，這樣不僅可以打造精品工程，也能保證扶貧電站的長期收益。

2.4 扶貧項目電網接入難

一般農村電網承載能力弱，變壓器容量在100 kW～200 kW，接入條件不佳，往往會出現電站建成后不具備并網條件，無法及時并網；光伏場區工程建設速度較快，接入點位置不夠明確，導致逆變器、匯流箱位置安裝和電纜敷設路徑選擇難以確定；無電力接入方案，設計無依據，擔心并網驗收環節不滿足要求。

3 光伏扶貧項目施工完成后存在的問題

3.1 對電網網架安全運行產生影響

一是對電網結構提出更高的要求。光伏扶貧電站接入的地方大部分比較偏遠，安裝的容量也較小，當地的電網比較簡單薄弱，電力線路線徑細，電流互感器變比小。光伏電站接入數量較多時，不能就地消納完，外送會受到限制，如果沒有對電網進行同步改造，容易引起棄光現象。二是對現有配送電的設備通流容量提出更高要求，在接入分布式光伏電源前，需要對配電線路的載流量以及配電變壓器容量進行校核，如果載流量和電力變壓器的容量不能滿足要求需要對電網進行改造，以保證分布式光伏電源上網和離網后均能安全可靠供電。

3.2 對電能質量產生影響

在低壓0.4 kV～10 kV配電網中光伏電站以多種方式接入電網，即分布式光伏電源并網運行后，會對電網的有功功率和無功功率產生影響，增加了電壓調整的難度，繼電保護、通信和電能計量等也會出現問題，這些都會直接影響到并網點處的電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波、三相電壓不平衡、間諧波等電能質量指標，這些問題對電網主要參數的影響較大，對技術參數要求較高的電力客戶會產生影響。

3.3 孤島問題

電氣故障、誤操作或自然因素等是造成電網孤島效應的直接原因，孤島效應可能會給整個配電網的正常運行造成不必要的損失，甚至會威脅維修人員的生命安全、會對電網保護開關的動作產生影響、發生孤島的區域會出現供電電壓和頻率的不穩定，會破壞電網的配送電設備，當供電恢復時造成的電壓相位不同步將會產生浪涌電流，可能會引起再次跳閘或對光伏系統、負載和供電系統帶來損壞。所以必須要做好光伏系統檢測預防工作，對光伏設備的功能要求要更為嚴格，要求電站的后臺要能進行實時監控，且要具備故障警告功能，及時處理異常現象，預防光伏孤島效應的產生。

3.4 對電網運維作業產生影響

配網設備運維安全風險加大，0.4 kV～10 kV配電網以多種方式接入光伏電源后，配電網由原來的無源網變為有源網，主網停電時反送電風險高，配網運維檢修人員和配網設備的安全風險加大。

3.5 應對策略與措施

一是分布式光伏電源接入系統方案應滿足國家電網公司和省公司文件要求。在分布式光伏電源上網之前，在并網點應安裝易操作、具有明顯開斷指示、具備開斷故障電流能力的開斷設備。

二是在分布式光伏電源以非集中式并入電網變壓器的低壓側之前，光伏逆變器需要有防孤島功能，并在該回路的配電變壓器母線側應安裝反孤島裝置。裝設于配電變壓器低壓母線處的反孤島裝置與低壓總開關、母線聯絡開關間應具備操作閉鎖功能。

三是要求配電網管理部門在接入的分布式光伏電源上網之前，對配電線路的載流量以及配電變壓器容量進行校核，確保分布式光伏電源上網和離網后均能安全可靠供電。

四是運用FACTS和電力新技術對電力系統進行優化，綜合補償電能質量指標，這將是今后解決電能質量問題的最根本途徑。

五是合理規劃接入方案，光伏電站接入主網站后，合理安排檢修計劃。

六是在對配電線路或設備進行檢修之前應斷開所有可能反送電的設備，包括解開電源側和用戶側連接線，在驗電確認無電壓后裝設接地線。380 V/220 V配電設備、電纜、集束導線停電檢修，無法裝設接地線時，應采取絕緣遮蔽或其他可靠隔離措施，工作前用符合電壓等級的驗電筆驗電，確認無電后才能進行作業。

七是在光伏電站建設完成后，對需要定期維護的部件進行維護，維護主要包括組件的擦拭，雨水多的地方一般不需要人工清洗。塵灰量大的地方可以增加噴洗次數，降雪量大的地區，應去除積雪，避免雪融化不均勻影響發電量。為避免在高溫和強光照下擦拭組件對人身的電擊傷害及可能對組件的破壞，建議在早晨或者傍晚的時候進行清潔，維護前做好絕緣防護措施，用柔軟的刷子和干凈的水清洗組件玻璃表面，避免破壞玻璃表面，這樣定期清潔組件，可明顯提高發電量。當發電系統容量相同，用戶家的發電量在同一時間內，與隔壁相比較低時，說明發電系統可能存在異常，用戶可以通過信息采集器監測數據的異常，及時發現光伏陣列中某組件是否出現故障。然后聯系該電站維護人員用專業設備進行診斷，確定系統存在的問題并及時解決。

4 結語

光伏扶貧同時肩負了扶貧與清潔能源發展2項國家大計，所以確保光伏扶貧項目能夠長期穩定的運行至關重要。這就要求光伏人員對扶貧光伏項目的種種問題進行探索，該文指出了目前光伏扶貧存在的若干問題，對這些問題進行研究和分析，將會以后的扶貧光伏建設起到一定的借鑒作用。

參考文獻

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