某市光伏发电并网后的重点技术分析

某市光伏发电并网后的重点技术分析

张添明

张添明

（广东电网有限责任公司中山供电局）

前言：地球上的大多数能源均来自与太阳能，且太阳能既是一次能源，又是可再生能源；既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染；而煤炭、石油、天然气等化石能源日渐短缺、生态环境破坏加剧是发展新能源的原动力，这将是太阳能光伏产业发展的原动力。

1、光伏发电及其特点

1.1何为光伏发电

①太阳能光伏发电是利用太阳能电池组件将太阳能直接转变为电能。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光生电子-空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。②按照运行及组成方式不同，太阳能光伏发电系统可分为：独立光伏发电系统、并网光伏发电系统、混合光伏发电系统。③太阳能光伏发电系统的规模和应用形式各异，但其组成结构基本相同，主要部件为：光伏组件阵列、蓄电池、控制器、逆变器。④光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统等，从全球范围来看，产业链5个环节所涉及企业数量依次大幅增加，呈金字塔形结构

1.2、光伏发电的特点

分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积广来采集。不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的，所以必须很好地解决蓄能问题，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。效率低和成本高：目前太阳能的利用有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

2、项目简况

项目名称：某市屋面分布式太阳能光伏发电应用示范项目。

项目性质：新建项目。

建设规模：整个项目发电容量52MWp，项目建成后，年发电量约5475万kWh，年利用小时数为1100h。

项目地址：广东省某市某镇。

拟供电用户用电性质：某市屋面分布式太阳能光伏发电应用示范项目建成后主要向XX家用电器有限公司供电，目前XX有限公司的用电性质为大工业用电。

2.1光伏发电系统

（1）光伏发电系统的原理：光伏并网发电系统主要有两种并网方案：输电侧并网和配电侧并网。本项目设计的光伏并网发电系统采取配电侧并网方案的10kV并网方案。原理框图如下图所示。

（2）本项目建设在广东省某市某镇，根据数据，该工程平铺组建装机容量为52MWp，光伏电站建成后，全年理论发电量约等于：7300万kWh。光伏发电系统总效率为：75%，全年理论上网电量约等于：7300万kWh×75%＝5475万kWh。

2.3主要发电设备

某市屋面分布式太阳能光伏发电应用示范项目由以下几个主要部分构成：

1、光伏组件阵列：其作用是利用光生伏特效应将太阳辐射的能量转换为直流电，系统向电网输送的所有电能均由其提供。

2、并网光伏逆变器：其作用是将光伏组件阵列输出的直流电通过电力电子转换装置转换成50Hz，0.4kV的交流电。

3、升压变压器：将并网光伏逆变器产生的交流电能直接升压为10kV电压，并通过10kV汇流柜送入高压电网。

4、10kV配电及计量：并网光伏发电系统中配有直流汇流箱及直流配电柜、交流配电柜、发电/市电计量柜、监控系统等设备。

5、公共电网：其作用是吸收并网光伏逆变器产生的电能，通常可以将其看作一个无限大的交流储能装置。

3、重点技术分析

3.1电压暂降问题

电压暂降或下跌是指供电电压有效值在短时间内突然下降又回升恢复的现象。在电网中这种现象的持续时间大多为0.5～1.5s。国际电气与电子工程师协会（IEEE）将电压暂降定义为供电电压有效值快速下降到额定值的90%～10%，然后回升至正常值附近；而国际电工委员会（IEC）则将其定义为下降到额定值的90%～1%，持续时间为10ms～1min。

电压暂降的时间过长，会导致设备非正常停机。带了产品的损失巨大，目前市面上已经有相关的治理的电压暂降的设备保护。电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变是标称电压暂降的最重要的三个特征量。产生原因一般是由电网、变电设施的故障或负荷突然出现大的变化(如大功率设备启动等)所引起的。在某些情况下会出现两次或更多次连续的跌落或中断。过去10年的时间，国际上被称为最严重的电能质量问题就是电压暂降现象。

电压暂降图

3.2引起电压暂降的原因

引起电压严重暂降的主要原因是系统元件或线路的故障。(雷电等恶劣天气影响)，特征：暂降幅度大、近乎矩形曲线、持续时间短；引起电压暂降的另一主要原因是重型负荷的启动。

特征：暂降幅度小、非规则矩形、持续时间长

2016年06月17日进行频率异常（扰动）响应特性测试中，并网点频率在小于48Hz、48Hz~49.5Hz之间、50.2Hz~50.5Hz之间时，满足标准要求。

作者简介:

现任中山供电局东升供电分局副局长,主管:安全、生产技术、电力规划和建设,从事电力相关工作23年,聘任电力工程师17年