分布式光伏發電系統的并網技術應用

黃文啟 易尚云

摘要：目前我國經濟水平和科技水平發展十分快速，電力是我國的主要能源之一。分布式光伏發電系統使用越來越普遍，近些年，中國大力推廣清潔能源，太陽能光伏發電并網技術逐步成為電力領域的中堅力量。太陽能光伏并網技術不僅可以滿足用戶的高用電需求，而且適應了經濟、環保、清潔的時代要求。光伏發電的不穩定性使得光伏發電技術遭遇了巨大的技術瓶頸。光伏發電容易發生波動現象，這也是能源研究者面臨的巨大難題。本文就其重要結構進行了詳細說明，并做了現狀分析以及前景展望，為光伏發電并網技術的進一步發展指明了方向。

關鍵詞：分布式;光伏發電系統;并網技術

引言

隨著環境污染與能源短缺等問題的日漸嚴重，光伏發電及分布式光伏并網技術已逐步引起業界的重視。但這種發電方式存在不穩定、不連續、波動范圍大等固有缺陷，且電力電子元件具有強烈的非線性，與已知的發電方式相比，并網光伏發電的電能質量得不到保證。因此，對光伏發電中諧波注入、直流注入、電壓閃變及孤島效應等問題進行了分析與探討，并提出了改善光伏發電電能質量的對策[1]。

1光伏發電技術與并網技術內容概述

社會的發展離不開電力的使用，電力作為一項重要的能源，是否平穩供應對人們日常生活及各行各業順利運轉有著巨大的影響。隨著我國科學技術的飛速發展，光伏發電成為一種新型的發電方式，這種發電方式更加科學化與系統化，太陽能經過光電反應后產生電能，實際轉換中需要借助光伏組件、逆變器等，后續介入電網負荷。并網技術通常使用兩種方式進行分類，逆流與非逆流，集中與分布式。其中，逆流并網使用太陽能光伏在電力充足情況下，剩余電力會進入公共電網，反之，則會變化為負載供電。無逆流并網獨立性較強不會向公共電網供電，內部設置防逆流設備，如果出現供電不足的狀況可以隨時進行補充。集中并網運作產生電力會被對應的電網運用，重視電力供應的協調性，多用于較大的光伏電站日常工作，與負荷點相距較遠。分布式并網對輸送的電能直接配置，剩余電力或者不足電力借助電網進行調整，多用于小型光伏發電站[2]。

2分布式光伏發電的優勢

2.1并網難度低

傳統集中式光伏發電系統存在的顯著問題是并網困難，我國西北地區太陽能資源豐富，適合建設大型的光伏發電基地，但其位置往往較為偏僻，不管是建設還是并網都存在較大困難。更有甚者，部分大型光伏發電基地建成投產后由于無法并網出現了“棄電”現象，造成了電能資源的大量浪費。分布式光伏發電系統主要在城市中進行建設，主要依托家庭、企業以及事業單位等，在具體利用中，只需對電網稍加改變即可實現并網發電，同時還能解決用戶自身的用電問題。

2.2投資成本低

大型光伏發電基地多是集中式建設，規模較大，且由于地理位置等因素，不管是基地建設還是并網成本都較高，這種情況導致了發電產生的效益無法彌補前期投資成本的問題。再者，大型光伏發電基地建設和運營過程中，對專項資金和技術都有較高要求，一般投資者是無法投資相關項目的，這影響了項目規劃與建設的發展。和傳統集中式光伏發電動輒幾億、甚至幾十億的投資比較，分布式光伏發電的投資相對較少。在分布式光伏發電系統建設過程中可將黨政機關、企事業單位以及大量的居民樓房轉變為“微型發電廠”，并在眾多家庭、企事業單位中進行分散，這樣投資風險會明顯降低。總的來講，分布式光伏發電的整體投資成本較低，解決了生產建設資金不足等問題。

3光伏發電與并網技術方案設計

3.1運行設計

據相關資料，光伏發電有并網和離網兩種類型，可以和公共電網互相聯系的稱作并網型，可以獨立運行且不與電網互相聯系的稱作離網型。這種離網光伏發電通常用于偏遠區域，并且這些偏遠區域不能擁有公共電網，離網光伏發電對配備的儲能裝置要求較高。并網光伏發電與離網光伏發電相反，通常的建設位置周圍會有公共電網配置，這種系統正常運轉依賴公共電網。并網光伏發電最顯著的優勢是將光能進行轉化并入，可以將光伏電成功并入公共電網中，為公共電網供應較多電能，對儲能裝置要求較低。

3.2太陽能光伏控制器

控制光伏發電時的電能波動對于延長蓄電池壽命意義重大，太陽能光

伏控制器就是為解決電能波動問題而產生的。太陽能光伏控制器提供合適的電壓、電流給蓄電池充電，并管控充、放電狀況，進而延長蓄電池的使用年限。作為光伏發電并網系統的核心結構，太陽能光伏控制器（太陽能光伏充放電控制器）規定并控制蓄電池的充電條件以及放電條件，依據負載需求對太陽能光伏電池設備以及蓄電池的電能輸出量、電能輸出強度進行控制。太陽能光伏控制器控制光伏板進而控制蓄電池的充電性能，并將負載電壓供給電壓靈敏設備，其具有通信功能、功率調節功能以及保護功能。

3.3并網技術

根據分布式光伏發電系統電源呈分布性的特點，在實踐中需采用分布式電源并網技術實現并網。分布式電源并網技術是指分布式電源接入配電網以及保證含分布式電源的配電網安全可靠運行、電能質量合格的技術措施。傳統的配電網是一個向用戶分配電力、功率單向流動的無源網絡，而分布式電源的接入使配電網成為一個功率雙向流動的有源網絡，但同時也帶來了電壓波動、繼電保護誤動或拒動等技術問題。分布式電源調度與管理、并網保護與控制、電源接入對配電網的影響、有源配電網規劃和保護以及電壓和電能質量控制，是電力技術研究的熱點。

3.4電壓閃變

光伏發電隨機與不穩定的特點導致其發出的有功功率會引起電網電壓的波動與閃變，光照強度、溫度、濕度等外界因素的變化會導致光伏電池的最大功率點隨機發生變化，其輸出電能的頻率與幅值也隨之不斷變化，引發電網用戶負載側的電壓波動與閃變現象。目前減少電壓波動與閃變的主要方法有：①改進換流器的控制方法，從而減小輸出電壓的波動;②當最大視在功率不變時，提高光伏并網系統的功率因數以充分輸出有功功率，減少無功功率，將電壓波動范圍縮小到電網規定的標準范圍內;③增大光伏并網系統的短路容量。

3.5孤島效應

孤島效應是指由于停電檢修或線路故障等問題導致電網停止供電時，光伏并網發電系統并未能快速判斷電網處于停電狀態，導致光伏系統與連接的負載繼續運行的現象。主要表現為：①發生孤島效應的光伏并網系統的頻率、輸出電壓及相位變化范圍較大，且此時處于不可控狀態，嚴重時會導致設備發生故障甚至損壞，對電網檢修專業人員的人身安全造成重大威脅;②恢復供電后，電網與光伏并網系統的電壓相位不一致，這將導致浪涌電流與電流的瞬時下降;③若光伏發電方式為單相供電，則配電網可能會出現三相負載不平衡現象，導致電能質量下降;④如果電網系統容量不足或無儲能設備，配電網在孤島效應作用下，極有可能導致用戶側負載出現電壓波動與閃變現象。

結語

綜上，分布式光伏發電系統在現階段電能生產實踐中進行應用，不僅能有效緩解電能緊張現狀，還能有效控制能源生產實踐中的污染問題。在分布式光伏發電系統的應用實踐中，并網技術的應用價值顯著，因此就分布式光伏發電系統的并網技術應用進行分析與討論具有突出的現實意義[3]。

參考文獻：

[1]王健.屋頂分布式光伏發電并網技術的應用實踐[J].電力系統裝備，2019，12.

[2]陳金波，薛峰.分布式并網光伏發電站系統應用與技術分析[J].科技創新與應用，2019，20.

[3]DaiYun-long.分布式光伏發電并網對配電網運行安全的影響[J].電力系統裝備，2019，11.

作者簡介：黃文啟，男，大學本科，助理工程師，光伏發電技術。易尚云，男，大學本科，助理工程師，光伏發電技術。