浅谈光伏电站入网方式.doc

浅谈太阳能光伏电站入网方式程 忠（安徽颐和新能源科技股份有限公司）【摘 要】并网光伏电站是与公共电网相连接且共同承担供电任务的太阳能光伏电站。它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分的重要发展方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。本文介绍了太阳能光伏电站的组成、种类及发电特性，阐述了并网型太阳能光伏电站接入电网的方式及其对电网的影响，提出了发电侧应采取的措施。【关键词】并网型太阳能光伏电站；发电特性；电网0 引言太阳能是用之不尽的环保资源，它的利用越来越受到人们的重视，而太阳能利用的主要形式是并网发电，太阳能并网发电代表了太阳能能源的发展方向，是 21 世纪最具吸引力的能源利用技术。1 光伏发电系统分类光伏发电系统根据是否并网分为独立光伏系统和并网光伏系统。并网光伏系统根据安装地点分为并网光伏地面电站、并网光伏屋顶电站和并网光伏建筑一体化电站。并网光伏系统根据总转机容量的大小分为小型系统、中型系统和大型系统。2 并网光伏电站发电特性并网太阳能发电系统由光伏组件、并网逆变器及其附件、计量装置及配电系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电流，再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的交流电流并入电网。并网型太阳能发电系统具有情节性、安全性、长寿命和免维护性、资源充足性及潜在的经济性等特点。但是太阳能具有能量密度低、稳定性差的弱点，受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响，具有以下几个方面局限性1 时间周期性由于光伏发电的条件是出太阳时，光伏发电设备才能正常工作发电。因此，白昼黑夜，一年当中春夏秋冬各个季节对光伏发电的符合影响巨大。为了应付这个情况，电网不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态。2 气象条件采用光伏并网发电无蓄电池方案时，如果一个城市上空的气候大幅度变化，将造成发电容量的大幅度波动。当一个城市上空的空气质量比如空气污染，或能见度变差（如雾天，阴天）都将使光伏发电在线或实时输出功率下降。3 地理位置安徽省太阳能资源属较丰富带，太阳能资源条件丰富，有一定的开发利用价值。在安徽大多数光伏发电设备依附建筑物安装建设，也就是所谓的光伏屋顶电站和光伏建筑一体化电站。如果离开建筑物来建设地面光伏电站，将会占用大量地面面积，并应该注意对环境和生态的影响。4 光能转换效率偏低和传统能源（矿物能源、石油、水能、原子能等）的转化效率相比，付昂福能量的转换效率较低。3 接入电网的方式3.1 并网光伏地面电站接入电网的方式并网光伏地面电站接入电网是通过太阳能电池直流防雷汇流箱直流防雷配电柜逆变器交流配电柜箱式升压变电网。3.2 并网光伏屋顶电站和并网光伏建筑一体化电站接入电网的方式并网光伏屋顶电站和并网光伏建筑一体化电站节日电网主要有以下 2 种方式3.2.1“上网电价”方式“上网电价”方式是通过太阳能光伏电池直流防雷汇流箱直流电缆逆变器电表。“上网电价”方式特点是1 电网公司以高电价收购太阳能光伏发电站电量；2 用户缴纳常规低价电费；3 太阳能光伏发电站电表接在用户电表之前（电网一侧） 。3.2.2“净电表计量”方式“净电表计量”方式特点是1 电网公司不用高价收购 PV 电量；2 允许抵消用量（自发自用） ；3 太阳能发电站计量电表装载用户电表之后（负载一侧）4 对电网的影响由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定性差，调节能量差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对电网安全、稳定、经济运行以及电网的供电质量造成一定影响而且在电网潮流和稳定计算的数学模型中光伏发电系统的定量分析尚未开展，但值得注意的是随着技术和市场的发展，当光伏发电的上网电量在电网中语火电、水电、核电等电厂的发电量处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益可能带来如下问题1 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系统部具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负荷和晚峰负荷造成冲击。因为光伏并网发电系统增加的发电能力并不能减少电力系统发电机组的拥有量或冗余，所以电网必须为光伏发电系统准备相应的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰问题。2 昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需求，而且输出功率的不稳定导致电网电压波动。3 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到一定规模时，如果地理气象出现大幅度变化，为了控制盒调整系统的频率和电压，电网将需要为光伏并网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和武功补偿容量。4 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量，调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。根据电网的要求，光伏并网发电站需要配备自动无功调压装置。5 发电侧采取的措施为了太阳能光伏发电站接入电网时电网安全稳定运行，在发电站侧应采取以下主要措施1 并网逆变器是影响光伏并网发电系统经济可靠运行的关键部件，目前应用以下功能保证电站及电网的安全稳定运行 最大功率跟踪控制太阳能电池的输出功率会随找日照强度和太阳能电池表面的温度改变而改变，通过逆变器的调节使光伏阵列输出电压趋近于最大功率点输出电压，以保证光伏阵列在最大功率点运行而获得最大能源； 交流电源跟踪技术当电网供电端的电压和频率等参数在正常范围内变化时，并网光伏发电系统的输出可跟踪电网的电压和频率、相位等的变化，随时调整其交流输出功率、交流输出电流（高次谐波） 、频率和相位，使之与电网相匹配； 并网逆变器具有防孤岛运行与低电压穿越的功能；每台并网逆变器逆变后谐波畸变率应满足国家标准电能质量公用电网谐波的规定。2）并网保护装置（或具有同等功能的电路）一般内置在逆变器中，在电网侧和逆变器侧发生异常时，应迅速停止逆变器，确保电网的安全。3）根据电网需要，在光伏发电站内安装静态或动态无功补偿装置，以满足其最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值，并在电网故障和特殊运行方式时保证电力系统稳定性。4）为了保证电网和逆变器安全可靠运行，逆变器与电网的有效隔离及逆变器接地也十分重要。6 安徽省太阳能光伏发电站实例分析目前安徽省有多个并网光伏地面电站，其中包括怀宁的 2MWp 太阳能工程、蚌埠的 2MWp 屋顶项目已经实现并网发电。还有很多的在建中的光伏屋顶电站及地面的光伏。6.1 安徽怀宁 2.1MWp 太阳能工程该工程采用晶体硅太阳能电池，安装方式为地面固定式安装，通过 10KV线路向电网供电，建成后每年能为当地提供约 200 万 KWh 绿色能源。在发电侧采用的逆变器输出的电能在谐波和波形畸变、电压偏差、电压波动和闪变、电压不平衡度直流分量能方面，均应满足国家电网公司的有关规定，并具有并网保护装置、防孤岛运行与低电压穿越等功能。并安装电能质量检测分析装置，保证电网对电能质量的监控。采用带隔离变的逆变器及分裂的变压器以保证光伏发电系统与电网的有效隔离。6.2 蚌埠 2MWp 屋顶电站项目该工程建设在工业园区的厂房建筑屋顶面上，采用“净电表计量”方式通过 10KV 线路向厂区内部的 110KV 用户变供电，所发电量全部由用户自己消纳，年发电量约 191 万 KWh.该发电系统属于并网不上网，不可逆的接入方式，除了选用逆变器及变压器的功能为，还安装有防逆流保护装置，当有电能向电网反送时，光伏发电站将降额运行或停止工作。7 结论1 并网太阳能光伏发电站接入电网的方式主要有“上网电价”方式和“净电表计量”方式。2 并网太阳能光伏发电站发电侧采取的措施主要依靠逆变器实现，并根据电网需要在发电站内加装无功补偿装置、逆功率保护装置及电能质量检测分析装置等，以保证电网的安全稳定运行。