分布式光伏发电系统接入配电网相关技术分析

分布式光伏发电系统接入配电网相关技术分析

庞振明

国网宣城供电公司安徽宣城242000

摘要：分布式发电指的是为满足特定用户需要或支持现有配电网经济运行，以分散式布置在用户附近，发电功率为数千瓦到数十兆瓦不等的小型模块式且与环境兼容的独立电源。分布式发电的优势在于可以充分利用各种可用的、分散存在的能源，且能极大地提高能源利用效率。

关键词：分布式光伏发电；接入；配电网；技术分析

1光伏发电原理

通过光伏发电的原理是利用光伏效应在半导体如单晶硅、多晶硅、非晶硅等介质，将光能经过系列转换，产生电能的发电方式，与燃煤发电、水电、核电等传统发电技术比较，光伏发电不需要过渡过程来转变为电能，从太阳能到电能输出不耗费能源，不排放二氧化碳、二氧化硫等温室气体，同时没有废水和废气排出，没有机械旋转部分等噪声污染，机械损耗也不存在，不必使用冷却水进行发电；不对环境进行污染；发电设备采用模块化结构布置，规模不受限制，运行维护和管理简单，维护成本极低，可实现无人值守。发电设备不单独占地，既能在城市的屋顶和墙面安装，也可在无水的荒漠地带安装；光伏发电是太阳能利用的主要形式，也是最具发展前景的发电技术。

近年来，全球光伏已成为全球最受重视的新能源发电技术，产业发展很快，以年均20%以上的速度快速增长，随着光伏组件技术进一步成熟，光伏设备制造企业增加会导致光伏设备价格的大幅下降，光伏发电会更加普及。

太阳能光伏发电方式有很多种，最终途径是产生电能，目前采用比较多的是光电直接转换方式，另外一种是光热电转换方式由于成本较高，在实际用途中不常采用用，下面对这两种转换方式分别进行介绍。

1）光热电转换方式也叫做聚焦型太阳能热发电，通过各种物理方式利用太阳辐射产生的热能来发电，一般是由太阳能集热器把太阳能直射光聚焦发热，将所吸收的热能将水介质转换成高温高压的蒸汽，高温高压蒸汽再驱动汽轮机热电转换进行发电。太阳能热发电分为光热转换过程和热电转换过程，与普通的燃煤发电机组相比，太阳能热发电同样具有效率低成本高的缺点，投资成本是普通燃煤机组的5倍以上。

2）光电直接转换方式是将太阳能直接转换电能的常见形式，主要原理是光电效应，其配套装置主要通过太阳能光伏板和逆变器来实现，太阳能通过光伏效应，直接转化为电能，其核心部件是用半导体元件制作的一个光电二极管，当光能照射在太阳光伏板上，太阳光通过光电二极管转变成电能，电压形成回路产生电流。足够多的太阳能光伏板组合起来，通过串联、并联或混联形式形成太阳能光伏方阵，产生足够大的直流电流，通过逆变器转化成工频交流电流，提供给各种设备使用。太阳能光伏前景比较广阔，是我们身边最常见的新型能源，太阳能恒久不衰，太阳能光伏设备作为一次性投资，使用寿命较长至少10年以上，实践证明，太阳能光伏设备有永久性、可操作性、灵活性等优点。

2分布式光伏发电系统接入配电网系统硬件设计

光伏发电系统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、温度变化等各方面因素的影响。系统由太阳能光伏方阵、逆变器、汇控箱、主（次）配电箱、调度自动化、系统通信设备、公网计量表等组成。

2.1太阳能光伏板组

目前广泛应用的太阳光伏板组件是结晶硅组件，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。

2.2逆变器

太阳光伏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。逆变器的控制主板采集来自太阳电池组件产生的直流以及电网侧的电流和电压采样信号，经过分析处理向驱动主电路发出控制指令，输出正弦波电流，从而实现并网发电。

2.3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。为防止分布式光伏系统孤岛运行，在系统并网点安装防孤岛安全装置，使用具有防孤岛运行的逆变器是极其必要的。

2.4调度自动化设备

光伏发电系统根据容量的大小及在电网系统的作用不同，供电公司调控中心对其要求有所不同，居民用户一般只要求上传发电量，较大的光伏发电系统，要求与调度中心联网，需要时时掌控发电情况、设备状态、电能质量等情况，因数据传输需要考虑设备数据安全防护装置、通信协议、对时装置等，对光伏发电系统接入配电网要求相对严格。

2.5通信设备

掌握光伏发电系统发电量，可以使光伏投资者和配电网管理者对光伏发电系统运营效果得到了解。居民用户只要求上传发电量，可以采用无线传输方式，较大的光伏发电系统以10千伏接入配电网则要求使用专用的通信方式，如光纤通信、电力线载波、无线通信等，同时需要安装通讯设备，为保证通信设备有可靠的电源，光伏发电系统需考虑具备直流电源和UPS电源，供新配置的保护装置、测控装置、电能质量在线监测装置等设备使用。

3分布式光伏发电系统接入配电网

分布式光伏发电系统接入配电网要研究两者之间的交互影响，系统应具备抑制电压波动和闪变的能力，配备的保护装置能确保系统安全可靠稳定运行。采用先进技术减少逆变器产生的电流谐波和直流分量，保证光伏发电系统的电能质量。系统具有的孤岛检测技术能在紧急状态下快速切除故障，及时恢复供电。

通过采用新技术参数和控制标准，结合相关的政策和法规解决分布式光伏发电系统接入配电网后对配电网规划和配电网负荷潮流的影响，保证光伏发电系统安全、可靠、高质量运行。

结语

综上所述，分布式发电技术是一种新生的发电技术，具有非常好的发展空间。为更好地与分布式发电的发展需求相适应，这就要求配电网的设计、规划、运营和控制必须要升级换代。在分布式发电技术中，光伏电源的发展速度很快，且分布式光伏电源接入到配电网中的应用范围越来越广泛。我们必须加大对分布式光伏接入对配电网影响的研究，并在科学的研究基础上，引入新的技术，并制定有关管理方法，确保其能安全稳定地运行。

参考文献：

[1]缪立恒.分布式光伏接入对配电网稳态运行影响的研究[C].华北电力大学，2015.

[2]邓贤添.基于分布式光伏系统接入对配电网的网络损耗影响探究[J].通讯世界，2015（20）：195-196.

[3]孙铎.探讨分布式光伏接入对配电网系统的影响[J].内蒙古石油化工，2013（14）：75-76.