分布式光伏发电并网技术方案

郭翠翠

（山东省环能设计院股份有限公司，山东 济南 250000）

0 引 言

在光伏发电中，并网运行方式具有显著的安全保障功能。为确保光伏设备在并网发电中的稳定运行，必须对运行设计方案进行合理优化和完善。根据实际需求和电网条件，选择适合的光伏设备型号和配置。建立完善的监控与控制系统，实时监测光伏设备的运行状态、发电量、电网参数等，及时预警和处置异常情况。此外，针对并网发电系统的优化设计需要综合考虑多个方面。从发电线路的选择到断路器的布置，通过综合设计策略，可实现发电系统的高效、安全以及可持续发展。

1 分布式光伏发电并网的总体架构设计

分布式的光伏发电并网架构主要应当包含光伏组件、逆变器、自动监控系统、双向电表、汇流箱、直流电以及交流电的传输线路等。在设计过程中，需要充分考虑实际情况和系统的稳定性、可靠性等因素，以确保系统的正常运行与效益的最大化。在设计分布式光伏发电并网系统时，需要合理地接入并网电源设备，并实时监测和灵活调节系统负荷功率。结合实际情况，可以选择合适的并网接入方案。

根据监测到的负荷功率变化，可以通过调整逆变器的运行参数来灵活调节系统的负荷功率，维持电网的稳定性和可靠性，确保并网电源设备在异常情况下能够快速地与电网解列，防止对电网造成影响。再根据实际情况，选择箱变低压母线、配电室的并网接入设备形式[1]。工程技术人员需要采用体系化的设计思路，优化光伏并网发电系统的发电方阵结构。分布式光伏发电并网的体系架构设计如图1 所示。

图1 分布式光伏发电并网的体系架构

为优化分布式光伏发电并网系统方案，需要重点保障光伏发电组件的安全运行。分布式光伏发电并网系统的运行环境可能会对系统设备的使用寿命造成影响，因此需要设计出完善的建模方案，以应对各种特殊情况。首先，运用模型分析方法直观检测系统节点，从而更好地理解系统的性能和行为。其次，应当配备减震系统，确保关键连接组件能够更好地发挥作用，避免瞬时损坏的强烈振动对并网发电装置造成影响。再次，建立分布式光伏发电并网系统的立体模型，有助于提高并网发电系统的使用效能。最后，结合发电工程所在区域的风力因素、风向因素以及自然光照条件等，合理划分光伏发电的方阵系统，从而提高整个系统的运行效率[2]。

2 分布式光伏发电并网的技术方案设计要点

2.1 专用线路的接入形式选择

分布式光伏发电并网系统采用专用的接入线路，主要通过10 kV 或220 kV 的线路与电网相连。针对并网系统中的专用变压器，应科学地选择设备型号。若分布式光伏发电并网系统中的电流速断保护不够灵敏，须视情况增设纵联差动保护，以确保电网的正常运行。对于过电流的并网系统设备，其保护模式应采用特殊的低电压闭锁系统，以确保电源分布式结构能全面满足电网设备的安全闭锁、快捷操作以及接地保护性能。

此外，针对具备高温跳闸和低温报警功能的系统变压器，应进一步提升电网接入的普及度，为并网系统的过负荷安全保障功能提供有力支撑。对于并网发电的终端设备系统用户，应确保其具备更高可靠性的并网安全发电效果。专用线路网络的断路器设备应配备相间短路安全保障功能，从源头上杜绝并网安全运行故障[3]。

2.2 发电线路的接入系统设计

并网发电线路系统如图2 所示，其工作原理是将多个发电机组通过并网装置连接于一个公共的电力网络。关于多种结构形式的并网发电线路，应结合实际情况选择接入现有的光伏电网。在进行接入系统设计时，必须深入了解发电线路的特点与要求，结合地区差异和实际需求进行综合评估，充分考虑环境因素、设备性能、运行条件等多个方面，结合电力电子技术、控制理论以及通信技术等先进科技手段，实现发电线路的优化配置与高效管理。此外，设计过程中需注重节能减排和绿色发展。通过优化发电线路的布局、提高设备能效、采用清洁能源等方式，降低对环境的影响，推动电力行业的可持续发展，有助于提高发电线路系统的安全使用效益。

图2 并网发电线路系统

近年来，设计院人员正在深入研究具有灵活闭锁功能的新型变压器。经过系统功能创新与改造后，新型变压器能够实现更加平稳可靠的光伏并网发电效益，同时降低光伏发电的使用成本。因此，采取灵活的发电线路并网接入形式，有助于光伏发电的系统组件发挥更好的安全使用功能[4]。

2.3 合理布置系统断路器

随着技术的不断进步，在布置系统方面有更多类型的设备选择。在光伏发电并网设备系统中，断路器的作用举足轻重，为光伏并网发电提供良好的保障。然而，目前光伏发电系统的断路器主要集中在传统的断电安全保护上，这显然已经无法满足现代光伏并网发电的安全需求。因此，需要结合实际情况，对常规设计方案进行扩展和创新。

在光伏发电并网系统中，熔断器、微型断路器以及隔离开关等设备必不可少。通过合理选用这些断路器设备，可以为光伏并网发电提供更加可靠和稳定的保障。同时，为提高并网发电设备的开断保护能力，需要引入智能化的并网发电安全控制技术，这样才能确保电网设备的负荷端和系统电源端能够实现更加稳定和可靠的协同运行。此外，可以采用客观的计算方法，准确判断系统短路的瞬时电流强度，从而为光伏并网发电的安全运行提供有力支持。

3 分布式光伏发电并网技术方案的运行管理措施

3.1 防孤岛保护的功能完善

随着科技的发展，防孤岛的安全保护系统日益完善，其强大的功能为光伏发电配置设计提供全面的支持。该系统的核心在于预防并网发电设备的孤岛现象，通过智能化和自动化的数据传输方案，从根本上消除光伏并网中的设备运行孤岛。这不仅提高系统的效率，还为电网的整体安全运行提供有力保障[5]。

此外，采用自动化的防孤岛保护装置能够实时、准确地排查并网运行发电的孤岛问题，迅速断开孤岛设备，有效避免设备损坏和电网事故。为保证光伏系统设备的稳定运行，合理采用低电压保护装置进行紧急控制至关重要。它能全面监测异常系统的运行电压，确保系统安全。同时，对于发电量的智能统计设备，需要进行科学的设计和选用。这不仅为系统电价补偿提供支撑，还有助于实现光伏发电的精细化管理，进一步提高电力系统的运行效率。

3.2 适当增加纵联差动保护以及系统过流保护

在光伏发电的当前结构中，纵联差动保护已成为确保发电安全的重要手段，被广泛采纳和应用。这种保护技术主要用于并网发电系统，能够精准及时地检测出并网线路中的异常情况。通过全过程的纵联差动保护，可以显著提高并网发电系统的设备可靠性。

过流保护是另一项关键技术。它的核心在于准确检测并网发电中的瞬时大电流部位，并采用相应的系统安全保障技术方案。因此，应更广泛地采用电源设备系统安全改造技术，充分发挥并网光伏电源的多层面安全保障功能。在线监测网络电能装置则负责全面测定并网光伏设备的电压和电流参数，有助于值班人员及时发现三相不平衡的系统电流异常，并对谐波干扰进行必要的排查[6]。

3.3 自动检测装置运用于并网安全管理

自动化检测设备在操作上具有显著的优势，广泛应用于光伏并网发电的全面检测。它能够测试系统频率、电源电压、功率因数以及系统谐波的影响。在光伏发电系统的整体结构中，自动化的并网运行安全检测设备占据着核心地位。同时，光伏发电作为清洁能源产业，既能为发电能源模式的创新提供有力支持，又能为传统发电能源的节约控制做出贡献。因此，当前技术研究人员致力于探索光伏并网发电系统的核心技术，以实现碳中和的并网发电系统工程建设目标。

为确保光伏并网发电系统建设方案的合理性，需要合理界定高风险区域，以避免可能的损坏。此外，这种智能化装置可以用于检测外力破坏因素。在实践中，工程技术人员应采取正确的技术方法来预防外部因素的侵蚀，合理划分安全隐患区域，从而提高光伏并网发电系统的综合效益。

在构建光伏并网发电系统时，区分方阵的方法主要体现在建立立体化的方阵组件模型。通过实施精确的建模方案，可以确保划分后的阵列模块能够发挥其应有的效能。在运维保养工作中，应集中检测高侵蚀强度区域的发电组件损坏程度，并采取有效的技术解决方案进行弥补。大型光伏发电阵列通常由多个方阵组成，因此应区分相应的方阵模块结构，以达到最佳的预期发电效果[7]。

4 结 论

经过分析可见，并网发电的技术实现方案目前广泛应用于光伏发电系统，客观上促使光伏发电组件系统运行更加安全可靠。在目前的并网发电系统运行使用的模式下，全面进行并网发电的系统设计形式优化创新主要应当侧重于并网发电的系统可靠性能提高，采取自动化的智能检测装置来获得更加精准的发电运行数据。应当视情况在并网发电的光伏系统中采用纵联差动保护或者过流保护等防护技术手段，重点开展异常系统频率与电压的紧急监测保护。