對分布式發電系統中光伏發電技術的研究

鞏婷婷

【摘 要】 化石能源的日漸枯竭，讓人們把視線很自然轉移到可再生能源領域。太陽能無疑是可再生能源中最具有開發潛力和發展前景的能源之一。隨著光伏發電技術的發展，分布式光伏發電日漸成為滿足負荷增長需求、減少環境污染、提高能源綜合利用率、提高供電可靠性的一種有效途徑。同時，中央政府各相關部門的高度重視，各種扶持政策的相繼頒布，都預示著分布式光伏發電的廣闊前景。

【關鍵詞】 分布式發電 ?光伏發電 ?電能質量 ?孤島效應

分布式發電通常是指發電功率在幾千瓦至數十兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的，就地消納、非外送型的發電單元。分布式光伏發電特指采用光伏組件，將太陽能直接轉換為電能的分布式發電系統[1]。它是一種新型的、具有廣闊發展前景的發電和能源綜合利用方式，它倡導就近發電，就近并網，就近轉換，就近使用的原則，不僅能夠有效提高同等規模光伏電站的發電量，同時還有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。分布式光伏發電系統主要分為離網光伏發電系統、多功能互補微電網發電系統和并網光伏發電系統[2]。

1 分布式光伏發電的特點及對電網的影響

1.1 分布式光伏發電特點

一是輸出功率相對較小。傳統的集中式電站動輒幾十萬千瓦，甚至幾百萬千瓦，規模化的應用提高了其經濟性。光伏發電的模塊化設計，決定了其規模可大可小，可根據場地的要求調整光伏系統的容量。一般而言，一個分布式光伏發電項目的容量在數千千瓦以內。與集中式電站不同，光伏電站的大小對發電效率的影響很小，因此對其經濟性的影響也很小，小型光伏系統的投資收益率并不會比大型的低。

二是污染小，環保效益突出。分布式光伏發電項目在發電過程中，沒有噪聲，也不會對空氣和水產生污染。但是，需要重視分布式光伏與周邊城市環境的協調發展，在利用清潔能源的時候，考慮民眾對城市環境美感的關切。

三是能夠在一定程度上緩解局地的用電緊張狀況。分布式光伏發電在白天出力最高，正好在這個時段人們對電力的需求最大。但是，分布式光伏發電的能量密度相對較低，每平方米分布式光伏發電系統的功率僅約100瓦，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積的限制，因此分布式光伏發電不能從根本上解決用電緊張問題[3]。

1.2 分布式光伏發電對電網的影響

分布式光伏發電的大規模滲透對電網也會產生不良影響。其根本原因主要是我國的中、低壓配電網大都采用中性點不接地（或經消弧線圈接地）系統，屬于單側電源輻射性供電網絡。而分布式新能源電站接入配電網，使配電系統從放射狀結構變為多電源結構，潮流和短路電流大小、流向以及分布特性均會發生改變。

一是電壓調解問題。原有的電壓方案不能滿足接入分布式電源后的配電網電壓調節要求，因此必須評估分布式電源對配電網典雅的影響，研究新的調壓策略。

二是繼電保護問題。在線路發生故障后，繼電保護以及重合閘的動作行為都會受到光伏發電系統的影響，對基于斷路器的三段式電流保護的影響最為顯著。其影響主要為：導致本線路保護的靈敏度降低及拒動、導致本線路保護誤動、導致相鄰線路的瞬時速斷保護誤動并失去選擇性、導致重合閘不成功等。

三是非正常孤島問題。電網中斷供電時，各個光伏并網系統仍在運行，并且與本地負載連接處于獨立運行狀態，這種現象被稱為孤島效應。盡管現在的光伏逆變器普遍采用了預測孤島現象和切斷電路的設計，但仍然無法完全避免在多個逆變器并聯的分布式光伏系統中，在多個逆變器相互影響的特殊情況下，出現無法探測到孤島現象的問題[4]。

四是電能質量問題。分布式光伏發電通過電力電子逆變器并網，易產生諧波、三相電流不平衡，輸出功率隨機性易造成電網電壓波動、閃變。

2 國家對分布式光伏發電最新政策及其發展前景

從2014年年初國家能源局印發的《國家能源局關于下達2014年光伏發電年度新增建設規模的通知》（國能新能〔2014〕33號）中來看，分布式光伏發電建設規模占800萬千瓦，超過建設規模總額的一半，可見國家全力支持發展分布式光伏發電，分布式光伏發電是未來光伏發電發展的重心。

2014年9月，國家能源局印發《國家能源局關于進一步落實分布式光伏發電有關政策的通知》（國能新能〔2014〕406號），通知中對分布式光伏的定義有了擴展，將在地面或利用農業大棚等無電力消費設施建設、以35千伏及以下電壓等級接入電網（東北地區66千伏及以下）、單個項目容量不超過2萬千瓦且發電量主要在并網點變電臺區消納的光伏電站項目納入分布式光伏發電規模指標管理，執行當地光伏電站標桿上網電價。此舉將大大有利于我國中、東部地區建設分布式光伏發電系統，項目業主在這些地區建設分布式發電系統其投資回報率有了穩定保障。從國家對分布式光伏表現出的全力支持的態度來看，屋頂問題、接入問題和貸款問題都將逐步得到解決，2015年分布式光伏發電將會有較快發展。

2014年11月，國家能源局發布《關于推進分布式光伏發電應用示范區建設的通知》（國能新能〔2014〕512號）。文件提及，在國家能源局已公布的第一批18個分布式光伏發電應用示范區外，增加了嘉興光伏高新區等12個園區，鼓勵社會投資分布式光伏發電應用示范區。示范區將被優先納入光伏發電的年度管理計劃;如果規模指標不足，還可享受“先備案、后追加指標”等政策;2015年底將完成30個示范區的建設，總規模達335萬千瓦。

在國內分布式光伏發電發展受到阻礙時，積極加快分布式示范區建設是發展分布式的行之有效手段。我國東部地區不適宜建光伏電站，所以在東部電力負荷高的產業園區建立分布式光伏示范區，在解決工業園區的用電量較大問題的同時，又減少了污染，為節能減排做出了貢獻。

3 結語

大力發展分布式光伏發電應用，不僅有助于轉變能源生產與消費方式、優化能源結構、防治大氣污染、建設生態文明、打造美麗中國，而且對于保障城鎮能源供應、支撐新型城鎮化建設、實現“新城鎮、新能源、新生活”具有十分重要的現實意義。

參考文獻：

[1]周志敏，紀愛華，等.分布式光伏發電系統工程設計與實例[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2]嚴陸光，崔容強.21世紀太陽能新技術[M].上海：上海交通大學出版社，2003.

[3]王立喬，孫孝峰.分布式發電系統中的光伏發電技術[M].北京：機械工業出版社，2014.

[4]朱永強.新能源與分布式發電技術[M].北京：北京大學出版社，2010.