基于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的設(shè)計(jì)有關(guān)思考

郭莉莉

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)的能源開發(fā)范圍也在逐漸擴(kuò)大。人們生活生產(chǎn)對(duì)于能源的需求越來(lái)越多，要求越來(lái)越高，但是傳統(tǒng)能源卻在日益枯竭，如果不能開發(fā)出能夠重復(fù)利用的新能源，必然將導(dǎo)致未來(lái)人們的生活生產(chǎn)無(wú)法順利進(jìn)行。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置，目前得到了社會(huì)關(guān)注，認(rèn)為該系統(tǒng)發(fā)展前景非常可觀。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)成為了相關(guān)工作者的關(guān)注重點(diǎn)，如何在保證提升發(fā)電量的同時(shí)避免不利之處，必須進(jìn)行重點(diǎn)分析和探究。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能;電能;分布式;光伏發(fā)電;電網(wǎng);設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能發(fā)電，也可以稱為光伏發(fā)電，屬于國(guó)家全新的能源項(xiàng)目類型，原理是利用半導(dǎo)體材料產(chǎn)生光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)變成電能，屬于較新型的發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電系統(tǒng)，指的就是光伏發(fā)電過(guò)程中所有設(shè)備和材料的總稱，主要成分包括光伏組件、交流配電系統(tǒng)、逆變器等等。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將直接決定系統(tǒng)應(yīng)用效果，如何進(jìn)行接入電網(wǎng)設(shè)計(jì)就成了當(dāng)前需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

一、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組成

（一）太陽(yáng)能電池組

目前常用的太陽(yáng)能電池組材料是結(jié)晶硅，太陽(yáng)照射的條件下會(huì)導(dǎo)致材料上形成摻雜層，產(chǎn)生大面積的PN結(jié)，生成光生電壓，太陽(yáng)能電池的P和N端連接到負(fù)載上以后就能夠產(chǎn)生電流通道，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能。

（二）蓄電池

蓄電池在系統(tǒng)中的作用是儲(chǔ)能，其運(yùn)作方式是將太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化得到的電能儲(chǔ)存起來(lái)，如果因?yàn)殛幪臁⒂晏斓忍鞖鉄o(wú)法照射太陽(yáng)光，太陽(yáng)能電池組無(wú)法作用，那么蓄電池就能夠釋放儲(chǔ)存的電能。通常情況下，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池選擇需要參考當(dāng)?shù)氐娜照涨闆r保證蓄電池安全可靠，同時(shí)也要兼顧經(jīng)濟(jì)方面的合理性，盡可能提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）充電控制器

充電控制器的設(shè)置能夠幫助保護(hù)蓄電池，避免過(guò)充放電造成的危害，同時(shí)對(duì)太陽(yáng)能電池組輸送的電流和電壓進(jìn)行控制，對(duì)于蓄電池輸出電流和電壓也能夠進(jìn)行控制，合理控制充電和放電過(guò)程，保護(hù)蓄電池避免壽命過(guò)短。

（四）逆變器

太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能得到的是直流電，必須對(duì)其進(jìn)行處理轉(zhuǎn)變成交流電才能接入電網(wǎng)。逆變器能夠?qū)χ绷麟娺M(jìn)行控制和保護(hù)，接收到太陽(yáng)能電池組的電流和電壓信號(hào)以后，能夠向主電路發(fā)出信號(hào)，將直流電轉(zhuǎn)變成正弦電流，達(dá)成系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電的目標(biāo)。

二、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的不利之處

（一）電壓

光伏電源接入到電網(wǎng)中以后，因?yàn)轲伨€上傳輸功率下降，會(huì)導(dǎo)致饋線各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的電壓提升，進(jìn)而造成負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓偏移或是超標(biāo)情況，具體數(shù)量和電源的位置和容量有關(guān)。光伏電源會(huì)受到太陽(yáng)輻照度的影響，所以局部配電線路可能會(huì)出現(xiàn)電壓閃變的情況，與負(fù)荷改變相互疊加，將會(huì)造成更嚴(yán)重的電壓波動(dòng)。

（二）電流

光伏系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生逆向短路電流，位置在保護(hù)下游，短路點(diǎn)則在上游，光伏系統(tǒng)對(duì)于故障點(diǎn)和保護(hù)會(huì)產(chǎn)生影響，應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)容量過(guò)大，那么就可能提供較高的短路電流造成誤跳閘。

（三）諧波

光伏系統(tǒng)中的逆變器含有大量的電力電子元件，直流電變化成交流電的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波，諧波進(jìn)入到電網(wǎng)中以后會(huì)污染電網(wǎng)。

（四）孤島效應(yīng)

孤島效應(yīng)的出現(xiàn)會(huì)造成一系列的問(wèn)題，具體危害包括：對(duì)于檢修人員造成了威脅;缺乏大電網(wǎng)支持導(dǎo)致供電質(zhì)量下降，用電設(shè)備容易損壞;電網(wǎng)恢復(fù)供電以后，相位不同步會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大造成沖擊。

光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中以后，對(duì)于電網(wǎng)將造成較多不良影響，綜合來(lái)看該系統(tǒng)屬于不友好的電網(wǎng)電源。

三、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

參考以往的光伏發(fā)電項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)家電網(wǎng)出臺(tái)的通知，光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：

光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中需要綜合參考自身的發(fā)電容量、供電網(wǎng)絡(luò)選擇合適的電壓，控制電能質(zhì)量。并網(wǎng)過(guò)程中，并網(wǎng)點(diǎn)處的電壓如果超過(guò)了規(guī)定范圍，那么需要根據(jù)國(guó)家規(guī)定要求停止分布式發(fā)電系統(tǒng)的送電。例如并網(wǎng)點(diǎn)的電壓在額定電壓在85%-110%之間，電網(wǎng)是能夠正常運(yùn)行的，若是超過(guò)這個(gè)范圍，或是沒(méi)有達(dá)到這個(gè)范圍，那么必須在0.2s之內(nèi)停止光伏系統(tǒng)的供電。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)計(jì)入電網(wǎng)需要綜合參考供電線路的實(shí)際情況統(tǒng)籌分析，電壓等級(jí)要求包括：接入容量在1000kW以下，接入電壓等級(jí)為380V，接入容量超過(guò)1000kW，那么接入電壓等級(jí)為10kV;同一個(gè)客戶380V接入電壓接入點(diǎn)必須在5個(gè)以下，總?cè)萘坎荒艹^(guò)5000kW;如果接入電壓為380V，那么光伏專用變壓器發(fā)電總量需要低于配電變壓器容量的85%，而且公用變壓器發(fā)電總量需要低于配電變壓器容量的25%。

將光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中以后會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致波動(dòng)或閃動(dòng)，為了避免這種不良影響，需要在設(shè)計(jì)期間加入電能質(zhì)量檢測(cè)裝置。系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中以后，需要對(duì)相關(guān)的PCC點(diǎn)進(jìn)行電壓檢測(cè)，查看是否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，具體包括：接入電網(wǎng)時(shí)供電電壓偏差必須在7%以下;并網(wǎng)點(diǎn)的頻率需要控制在49.5-50.2Hz之間，若是頻率范圍超過(guò)，不符合系統(tǒng)正常運(yùn)行規(guī)范，就需要保證逆變控制器能夠在0.2s之內(nèi)切斷輸電工作;光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)以后會(huì)導(dǎo)致連接點(diǎn)電壓浮動(dòng)，設(shè)計(jì)期間需要注意浮動(dòng)必須控制在3%以下。

孤島問(wèn)題對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)都會(huì)造成嚴(yán)重的不良影響，尤其是工作人員，會(huì)出現(xiàn)人身安全隱患。所以，在系統(tǒng)接入電網(wǎng)的過(guò)程中，需要通過(guò)設(shè)置孤島檢測(cè)的逆變器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)孤島問(wèn)題，馬上能夠切斷光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的連接，減低不良影響。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著人們生活水平逐漸提升，對(duì)于新能源開發(fā)的要求也越來(lái)越高，太陽(yáng)能作為價(jià)格低廉、可再生、儲(chǔ)量大的能源在人們的生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛了。將分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入到電網(wǎng)中能夠幫助提升用電效率，但是實(shí)際應(yīng)用中需要在設(shè)計(jì)階段解決光伏系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響，推動(dòng)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。

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