分布式光伏发电系统的并网技术应用

黄文启 易尚云

摘要：目前我国经济水平和科技水平发展十分快速，电力是我国的主要能源之一。分布式光伏发电系统使用越来越普遍，近些年，中国大力推广清洁能源，太阳能光伏发电并网技术逐步成为电力领域的中坚力量。太阳能光伏并网技术不仅可以满足用户的高用电需求，而且适应了经济、环保、清洁的时代要求。光伏发电的不稳定性使得光伏发电技术遭遇了巨大的技术瓶颈。光伏发电容易发生波动现象，这也是能源研究者面临的巨大难题。本文就其重要结构进行了详细说明，并做了现状分析以及前景展望，为光伏发电并网技术的进一步发展指明了方向。

关键词：分布式;光伏发电系统;并网技术

引言

随着环境污染与能源短缺等问题的日渐严重，光伏发电及分布式光伏并网技术已逐步引起业界的重视。但这种发电方式存在不稳定、不连续、波动范围大等固有缺陷，且电力电子元件具有强烈的非线性，与已知的发电方式相比，并网光伏发电的电能质量得不到保证。因此，对光伏发电中谐波注入、直流注入、电压闪变及孤岛效应等问题进行了分析与探讨，并提出了改善光伏发电电能质量的对策[1]。

1光伏发电技术与并网技术内容概述

社会的发展离不开电力的使用，电力作为一项重要的能源，是否平稳供应对人们日常生活及各行各业顺利运转有着巨大的影响。随着我国科学技术的飞速发展，光伏发电成为一种新型的发电方式，这种发电方式更加科学化与系统化，太阳能经过光电反应后产生电能，实际转换中需要借助光伏组件、逆变器等，后续介入电网负荷。并网技术通常使用两种方式进行分类，逆流与非逆流，集中与分布式。其中，逆流并网使用太阳能光伏在电力充足情况下，剩余电力会进入公共电网，反之，则会变化为负载供电。无逆流并网独立性较强不会向公共电网供电，内部设置防逆流设备，如果出现供电不足的状况可以随时进行补充。集中并网运作产生电力会被对应的电网运用，重视电力供应的协调性，多用于较大的光伏电站日常工作，与负荷点相距较远。分布式并网对输送的电能直接配置，剩余电力或者不足电力借助电网进行调整，多用于小型光伏发电站[2]。

2分布式光伏发电的优势

2.1并网难度低

传统集中式光伏发电系统存在的显著问题是并网困难，我国西北地区太阳能资源丰富，适合建设大型的光伏发电基地，但其位置往往较为偏僻，不管是建设还是并网都存在较大困难。更有甚者，部分大型光伏发电基地建成投产后由于无法并网出现了“弃电”现象，造成了电能资源的大量浪费。分布式光伏发电系统主要在城市中进行建设，主要依托家庭、企业以及事业单位等，在具体利用中，只需对电网稍加改变即可实现并网发电，同时还能解决用户自身的用电问题。

2.2投资成本低

大型光伏发电基地多是集中式建设，规模较大，且由于地理位置等因素，不管是基地建设还是并网成本都较高，这种情况导致了发电产生的效益无法弥补前期投资成本的问题。再者，大型光伏发电基地建设和运营过程中，对专项资金和技术都有较高要求，一般投资者是无法投资相关项目的，这影响了项目规划与建设的发展。和传统集中式光伏发电动辄几亿、甚至几十亿的投资比较，分布式光伏发电的投资相对较少。在分布式光伏发电系统建设过程中可将党政机关、企事业单位以及大量的居民楼房转变为“微型发电厂”，并在众多家庭、企事业单位中进行分散，这样投资风险会明显降低。总的来讲，分布式光伏发电的整体投资成本较低，解决了生产建设资金不足等问题。

3光伏发电与并网技术方案设计

3.1运行设计

据相关资料，光伏发电有并网和离网两种类型，可以和公共电网互相联系的称作并网型，可以独立运行且不与电网互相联系的称作离网型。这种离网光伏发电通常用于偏远区域，并且这些偏远区域不能拥有公共电网，离网光伏发电对配备的储能装置要求较高。并网光伏发电与离网光伏发电相反，通常的建设位置周围会有公共电网配置，这种系统正常运转依赖公共电网。并网光伏发电最显著的优势是将光能进行转化并入，可以将光伏电成功并入公共电网中，为公共电网供应较多电能，对储能装置要求较低。

3.2太阳能光伏控制器

控制光伏发电时的电能波动对于延长蓄电池寿命意义重大，太阳能光

伏控制器就是为解决电能波动问题而产生的。太阳能光伏控制器提供合适的电压、电流给蓄电池充电，并管控充、放电状况，进而延长蓄电池的使用年限。作为光伏发电并网系统的核心结构，太阳能光伏控制器（太阳能光伏充放电控制器）规定并控制蓄电池的充电条件以及放电条件，依据负载需求对太阳能光伏电池设备以及蓄电池的电能输出量、电能输出强度进行控制。太阳能光伏控制器控制光伏板进而控制蓄电池的充电性能，并将负载电压供给电压灵敏设备，其具有通信功能、功率调节功能以及保护功能。

3.3并网技术

根据分布式光伏发电系统电源呈分布性的特点，在实践中需采用分布式电源并网技术实现并网。分布式电源并网技术是指分布式电源接入配电网以及保证含分布式电源的配电网安全可靠运行、电能质量合格的技术措施。传统的配电网是一个向用户分配电力、功率单向流动的无源网络，而分布式电源的接入使配电网成为一个功率双向流动的有源网络，但同时也带来了电压波动、继电保护误动或拒动等技术问题。分布式电源调度与管理、并网保护与控制、电源接入对配电网的影响、有源配电网规划和保护以及电压和电能质量控制，是电力技术研究的热点。

3.4电压闪变

光伏发电随机与不稳定的特点导致其发出的有功功率会引起电网电压的波动与闪变，光照强度、温度、湿度等外界因素的变化会导致光伏电池的最大功率点随机发生变化，其输出电能的频率与幅值也随之不断变化，引发电网用户负载侧的电压波动与闪变现象。目前减少电压波动与闪变的主要方法有：①改进换流器的控制方法，从而减小输出电压的波动;②当最大视在功率不变时，提高光伏并网系统的功率因数以充分输出有功功率，减少无功功率，将电压波动范围缩小到电网规定的标准范围内;③增大光伏并网系统的短路容量。

3.5孤岛效应

孤岛效应是指由于停电检修或线路故障等问题导致电网停止供电时，光伏并网发电系统并未能快速判断电网处于停电状态，导致光伏系统与连接的负载继续运行的现象。主要表现为：①发生孤岛效应的光伏并网系统的频率、输出电压及相位變化范围较大，且此时处于不可控状态，严重时会导致设备发生故障甚至损坏，对电网检修专业人员的人身安全造成重大威胁;②恢复供电后，电网与光伏并网系统的电压相位不一致，这将导致浪涌电流与电流的瞬时下降;③若光伏发电方式为单相供电，则配电网可能会出现三相负载不平衡现象，导致电能质量下降;④如果电网系统容量不足或无储能设备，配电网在孤岛效应作用下，极有可能导致用户侧负载出现电压波动与闪变现象。

结语

综上，分布式光伏发电系统在现阶段电能生产实践中进行应用，不仅能有效缓解电能紧张现状，还能有效控制能源生产实践中的污染问题。在分布式光伏发电系统的应用实践中，并网技术的应用价值显著，因此就分布式光伏发电系统的并网技术应用进行分析与讨论具有突出的现实意义[3]。

参考文献：

[1]王健.屋顶分布式光伏发电并网技术的应用实践[J].电力系统装备，2019，12.

[2]陈金波，薛峰.分布式并网光伏发电站系统应用与技术分析[J].科技创新与应用，2019，20.

[3]DaiYun-long.分布式光伏发电并网对配电网运行安全的影响[J].电力系统装备，2019，11.

作者简介：黄文启，男，大学本科，助理工程师，光伏发电技术。易尚云，男，大学本科，助理工程师，光伏发电技术。