工程技术 水电工程 ２０１５年５月 ・１０７・ 有关分布式光伏发电入网的技术探讨 田玉成 （特变电工新疆新能源股份有限公司，新疆鸟鲁木齐８３００１１） 摘 要：分布式光伏发电技术是一种新型的发电技术，是利用光伏组件，把太阳能直接转化为电能的分布式发电系统，具 有节能性、环保性、高效性以及经济性的优点，分布式发电技术弥补了传统大规模集发电的缺点，在保护环境，实现国家能源 战略以及提高电力系统的稳定性和安全性具有重要意义。 关键词：硬件；软件；分布式发电：入网；技术 中图分类号：ＴＰ３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．５５８６（２０１５）１５．０１０７．０１ 伏系统容量足够大时会向短路点提供很大的短路电流而使保护 分布式发电指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的 发电机组，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运 行，或者同时满足这两个方面的要求。其入网原理是：太阳电 池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求 的交流电之后直接接入公共电网，并网系统中光伏方阵所产生 的电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨 天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者产生的电能不能满 足负载需求时就由电网供电。 １分布式光伏发电系统硬件设计 其设计要综合考虑负载性质、使用功率、当地纬度和太阳 辐照量、日照时间、温度变化、蓄电池维持天数等各方面因素 的影响。１）太阳能电池组。目前广泛应用的太阳电池组件是 结晶硅组件，制作太阳能电池最理想的材料高纯硅材料，当光 照射到光伏元件上时，在基体硅材料上生成类型相反的掺杂层 从而形成大面积的ＰＮ结，在ＰＮ结附近形成光生电场即光生 电压。在太阳能电池Ｐ－Ｎ结两侧的引出电极上接上负载，即 有电流通过，将太阳能转换成电能。分布式光伏系统总体性能 的最关键的问题是使系统能最有效地利用太阳能资源，因此在 组件安装时应向阳光最充足的方向安装，安装倾角主要由安装 地域的经度、纬度、最佳辐照量决定。２）蓄电池。在分布式 光伏发电系统中，对蓄电池的要求主要与使用方式及当地气候 有关，要综合考虑蓄电池的额定容量、低温放电和充电性能、 充电效率和深放电后的恢复性能、使用寿命、海拔、电池组内 各单体电池的一致性，在选择时要保证经济性与可靠性，选择 合适的型号和容量。３）充电控制器。分布式光伏发电系统中 蓄电池因日照影响会频繁充放电，会出现过充电和过放电的现 象，过充（放）电都会缩短蓄电池使用的寿命，光伏发电系统 中使用充电控制器来防止过充（放）电对蓄电池造成的损害。４） 逆变器。太阳电池组件在阳光的照射下产生的是直流电，而发 出的直流电需要通过逆变、控制、检测、保护等过程才能并入 电网，通常通过逆变器来实现。５）配电设备和安全装置。配 电设备是分布式光伏发电系统必不可少的组成部分，其包括母 线和控制设备、保护设备、测量设备等用来接受和分配电能的 设备，同时系统必须有防雷和接地设备以防止直击雷。 ２分布式光伏系统软件设计要求 分布式光伏系统软件设计应注意：１）发电量预测：包括 气象资料；倾斜面光伏阵列太阳辐射度的计算方法；光伏系统 的效率；系统安装功率Ｐ Ｐ的估算；发电量计算；关于光伏阵 列的倾角。２）系统组件选型：含光伏组件选择。３）系统设计： 包含光伏电池板的布置和系统防雷方案。 ３分布式光伏发电系统对电网的不利影响 分布式光伏发电系统因其技术特点，接入电网后会对电网 产生一些不利的影响，主要有以下几个方面：１）对电压的影响。 由于光伏电源的出力随入射的太阳辐照度而变，可能会造成局 部配电线路的电压波动和闪变。若跟负荷改变叠加在一起，将 会引起更大的电压波动和闪变。２）对电流保护的影响。当光 误动作跳闸。３）注入谐波电流：逆变器使用了大量的电力电 子元件，在逆变器将直流转换为交流的过程中，不可避免地会 产生谐波。４）孤岛效应：孤岛效应对电网的危害主要有３个方面， 一是对电网检修人员的人身安全的威胁；二是没有了大电网的 支持，供电质量受到影响；三是电网恢复供电之后因为相位不 同步引起强大的电流冲击。 ４分布式电源并网技术 由上所述，由于分布式电源在运行方式方面存在差异，进 而，在一定程度上影响配电网的可靠性。因此，在运行控制和 保护方面，对分布式电源分析计算能力和对保护配置方式和保 护设备有更高的要求：１）分布式电源并网分析与仿真技术。 分布式电源的运行特性是深入了解分布式电源对电网影响的基 础。不同类型的分布式电源，其运行特性会有很大不同：另外， 接口配置和控制方式也会对运行特性产生较大影响。因此，需 要建立分布式发电本身及并网运行的稳态、暂态和动态的数学 模型，分析研究不同接口配置、控制方式对不同类型分布式电 源运行特性的影响及其机理，开发相应的数字模拟计算机程序 或实验室动态模型和仿真技术，为分布式电源接入配电网的规 划和运行提供分析工具。２）分布式电源并网控制与保护技术。 分布式电源的接入，将配电系统从简单的受电网络变成了复杂 的有源网络，对现有配电系统的保护造成了一定的影响。分布 式发电系统应配备什么样的保护装置，与容量的大小和系统的 复杂程度有关。但至少应配备有过电压和欠电压继电器，主要 检测电网侧的扰动，以判断配电系统是否有故障存在。另外， 还需配各高／低频继电器，以检测与电网相连的主断路器是否 己跳开，即是否已形成孤岛状态，因为主断路器断开后会产生 较大的频率偏移。３）分布式电源并网运行控制技术。传统配 电系统的实时监视、控制和调度是由电网统一来执行的，由于 原先配电网的受电端是一个无源的放射形电网，信息采集、开 关操作、能源调度等相应比较简单。分布式电源的接入使此过 程复杂化。因此需要研究对大型分布式发电的监控技术，包括 分布式发电在内的配电网新的能量管理系统、将分布式发电作 为一种特殊的负荷控制、需求侧管理和负荷响应的技术。 ５小结 随着智能电网的发展，分布式光伏发电将通过与智能配电 网的衔接，智能化和网络化的协同在线控制为发展方向，实现 高度自愈、网架坚强的智能配电网的发展。其接入配电网时要 研究两者之间的交互影响，通过采用相应的技术参数和控制标 准，保证光伏发电系统安全、可靠、高质量运行。 参考文献 ［１】刘洁，袁松振，杨海柱．分布式光伏发电系统对电网的影 响与对策［Ｊ］．通信电源技术，２０１３（０３）：４３． ［２】张正陵．积极应对分布式电源并网［Ｊ］．中国电力企业管理， ２０１４（０５）：７６．