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中国分布式光伏并网发电现状及应用研究

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2019年第35期作者：高波张雅军

[导读] 摘要：太阳能是人类取之不尽的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的充足性和潜在的经济性等特点。随着全球能源形势的日益严峻，光伏发电作为一种比较清洁的发电方式，得到了越来越广泛的应用。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对中国分布式光伏并网发电现状及应用研究提出了一些建议，仅供参考。

        达拉特发电厂内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗 014300
        摘要：太阳能是人类取之不尽的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、资源的充足性和潜在的经济性等特点。随着全球能源形势的日益严峻，光伏发电作为一种比较清洁的发电方式，得到了越来越广泛的应用。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对中国分布式光伏并网发电现状及应用研究提出了一些建议，仅供参考。
        关键词：中国分布式光伏;并网发电;现状;应用研究
        引言
        分布式光伏电站属于间歇性发电电源，在一天中，其功率输出的时间段相对固定：当光照强度满足电站最低启动条件时，电站进入并网发电运行状态；随着时间的推移，光照强度逐渐降低，电站进入待机运行状态，不再向电网提供电量，电站由发电性质转变为用电负荷用电性质。与传统的燃煤发电、水轮发电机组相比，光伏发电的输出功率波动明显，功率幅值变化的预测难度高，其发电特性决定了电气设备的工作特性，即电气设备的利用率不高，运行工况轻载现象严重，因此，常采用增大直流侧超配比例或配置一定容量的储能系统等方式来进行改善。
        1分布式并网光伏发电站概述
        光伏发电以光生伏打效应为基础，设备接收光照可生成电动势能，继而在光伏电池中的PN结作用下，转化为电能。当PN结被太阳光照射，其表面会生成新的电子-空穴对，电子在势能作用下从P区流至N区，相应地空穴区域电子从N区流至P区，相互联通，形成电流。根据光伏发电的原理，可得出光伏阵列具有非线性输出特征的结论，当太阳光照恒定，周边环境温度上升，开路电压、短路电流将会逐步下降；当温度恒定，太阳光照强度增加，开路电压、短路电流将会逐步上升。
        2中国分布式光伏发展现状
        2014—2018年，中国分布式光伏装机容量增长较快，尤其是2017年，分布式光伏增幅达187.4%，其原因是：（1）采用自发自用模式，在满足用户自身需求的情况下，再实行余电上网，分布式光伏发电补贴的下降对其影响并不大，收益总体较高；（2）分布式光伏发电也不受地面电站指标的管理，可以任意发展。同时，2017年多家在美国上市的中国光伏企业正式退出美国股票市场；国家能源局发布了《关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》，明确了各省“十三五”期间的光伏电站计划指标，将电力系统消纳能力作为指标分配的重要前提，作为年度规模控制的重要依据，分布式光伏的补贴也通过项目竞标的方式来体现，有效地促进了分布式光伏以及光伏扶贫的发展；单晶技术和多晶技术在行业中突破式发展，促使光伏产业的成本也得到了进一步下降。2017年9月22日，国家能源局下发的《关于推进光伏发电“领跑者”计划实施和2017年领跑基地建设有关要求的通知》指出，通过地方自愿申报，通过竞争优选拟建设不超过10个应用领跑基地和3个技术领跑基地。这些政策和举措成为分布式光伏电站发展的助推剂。
        3分布式光伏并网发电应用研究及优化措施
        3.1继电保护
        为了规范光伏发电站并入公用电网项目建设，我国制定了相关的法律法规，各地区在建设分布式发电站并网工程建筑时，应该严格遵守相关规章制度，进行继电保护，在光伏电子发电线路侧面安装继电保护装置，构建科学高效的线路保护系统，同时，基于线路运行实况，安装超压或欠压等保护装置，这样能够确保系统及时接收跳闸指。在继电保护工程中，应该基于系统需求，选择合适的保护装置，同时，合理调整110kV变电站的主变压间隙保护，增设并网断路器，确保光伏发电站与变电站之间的保护装置切实发挥作用。在建设光伏发电站时，采取孤岛保护措施，优化电网侧线路的保护方案设计。并网后，微电网处于孤岛运行状态，公共连接处功率被切断，如若且短前功率流向微电网，那么微电网功率呈现缺额状态，反之呈现盈余状态。

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当光伏发电系统与周边电网处于并网状态下，若紧急控制未技术启动，那么微电网内部频率明显下降，有功功率缺额动态变化恰巧与频率变化相反，导致电网停止运行，为了姐姐这一问题，在进行分布式光伏发电站并网建设时，就应该做好继电保护工作，确保微电网运行的稳定性与安全性。同时，根据工程建设区域的环境情况，构建科学合理的继电保护监管体系，实施监控光伏发电站运行情况。
        3.2电压变化
        当分布式光伏发电系统与配电网相接以后，输电线损将发生变化。不过，这种线损变化会受到多方因素影响，最为主要的就是系统接入位置。当然，其额定容量或功率因数也同样会引起线损变化。通常，在判断是否可以降低配电网线损变化时，将以符合负荷容量为判断基准。比如，计算负荷容量的2倍数，并将此数值作为线损判断基准值，如果分布式光伏发电系统的接入容量小于基准值，那么系统接入后配电网的线损将会降低；反之若接入容量近大于标准值，则配电网中的线损量会大增。而对于配电网的网损率来说，其主要影响因素是分布式光伏发电系统的接入位置。此时，分布式光伏发电系统与配电网的相接位置在线路前端则线路网损率将会下降，若接入位置在线路后端则线路网损率会上升；而且，无论是前端接入还是后端接入。接入位置越靠后其网损率变化幅度就越大。基于此，为了有效控制配电网的网损率，应将分布式光伏发电系统的接入位置设置于配电网中部。
        3.3实施光伏供电动态化自动监管
        运用虚拟仿真技术对分布式光伏发电功率进行预测，运用智能控制技术监控光伏并网后的功率变化和电源控制，实现光伏系统供电的协调配置和动态化监管。（1）构建光伏发电功率预测模型，对太阳能光照时间、气候变化、云层厚度、光照强度等基础数据进行采集，通过数据的比较分析找出其中的规律，为实现自动控制光伏并网发电提供依据；（2）综合供电区域用电需求和光照条件，进一步优化调整光伏电源的控制参数，以此提高光伏电源的稳定性；（3）做好光伏电源并网供电中储能装置的配备，对于可能出现的供电功率不稳定的现象，通过使用储能装置实现有效供给，提高电网的运行效率。
        3.4严格遵守技术规定
        （1）分布式光伏的电压偏差、谐波、闪变及电压波动、三相不平衡等电能质量指标应满足国家电能质量标准的规定。分布式光伏应装设满足国家标准要求的A类电能质量监测装置。（2）分布式光伏电站应在逆变器功率输出汇集点设置易操作、可闭锁且具有明显断开点、带接地功能的开断设备。其并网点应具备失压跳闸及检有压合闸功能。（3）分布式光伏发电的继电保护及安全自动装置配置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，其技术条件应符合现行国家标准的要求。定值较灵敏的过流保护必要时应加设方向元件闭锁。
        结束语
        光伏发电不仅拓展了电力资源的来源，还使人们越来越重视环境和节约能源问题。同时，大规模的光伏并网发电对市区配电网的电能质量、电网稳定运行、调控管理等产生了一些消极的影响。现阶段主要从管理和技术等方面加强管理以保证电网的安全、稳定运行。随着配电网技术的不断发展，光伏并网发电对配电网的影响将越来越小，光伏发电必将为人类的生活带来更多的益处。
        参考文献
        [1]刘世文.分布式光伏对配电网电压的影响分析[D].青岛大学,2018.
        [2]张继成,周艳华,宋晓薇.分布式光伏并网发电对电网的影响研究[J].科技风,2018(28):164-165.
        [3]梁永全.分布式光储一体并网发电系统的设计与研究[J].通讯世界,2018(05):132-133.
        [4]任东朝.提高分布式光伏发电效率的措施[J].农村电工,2017,25(11):46.
        [5]何宁波.分布式光伏并网发电项目风险分析及评价研究[D].华北电力大学(北京),2017.