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大力推進(jìn)新能源的開發(fā)利用，建設(shè)網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)、開放互聯(lián)、高度智能的智能電網(wǎng)是未來(lái)電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，建設(shè)分布式的光伏發(fā)電是電網(wǎng)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。本文介紹了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)所要求的技術(shù)條件和要求，系統(tǒng)總體構(gòu)成及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件和軟件技術(shù)方案，研究了系統(tǒng)各組成部分的基本原理及實(shí)現(xiàn)方法，為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供了理論指導(dǎo)和實(shí)際參考經(jīng)驗(yàn)。

近年來(lái)，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，世界各國(guó)都非常重視優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，在新能源開發(fā)利用方面大力推動(dòng)分布式發(fā)電的技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新，而光伏產(chǎn)業(yè)是我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，因此大力發(fā)展包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源已經(jīng)成為我國(guó)保障能源供應(yīng)、治理環(huán)境污染、推動(dòng)節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化的戰(zhàn)略性選擇。

分布式光伏發(fā)電以分散的方式接入配電網(wǎng)，易于建設(shè)且環(huán)保效益突出，在一定程度上可緩解區(qū)域局部用電緊張狀況，并能避免大規(guī)模光伏電站對(duì)電網(wǎng)的影響及電網(wǎng)在長(zhǎng)途輸送中的損耗。目前分布式光伏發(fā)電在全國(guó)處于發(fā)展初期，社會(huì)各界對(duì)分布式光伏發(fā)電認(rèn)知度不高，因此需要在項(xiàng)目管理、系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)、設(shè)備安裝、并網(wǎng)接入和運(yùn)行監(jiān)管等多方面進(jìn)行不斷實(shí)踐與完善。且隨著電網(wǎng)的日益復(fù)雜和智能電網(wǎng)的逐步發(fā)展，對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并入配電網(wǎng)的技術(shù)與要求也提出了新的挑戰(zhàn)。

1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)要綜合考慮負(fù)載性質(zhì)、使用功率、當(dāng)?shù)鼐暥群吞?yáng)輻照量、日照時(shí)間、溫度變化、蓄電池維持天數(shù)等各方面因素的影響。系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池方陣、充電控制器、蓄電池組、聯(lián)網(wǎng)逆變器、主(次)配電箱、公網(wǎng)計(jì)量表等組成。

1.1 太陽(yáng)能電池組

目前廣泛應(yīng)用的太陽(yáng)電池組件是結(jié)晶硅組件，制作太陽(yáng)能電池最理想的材料高純硅材料，當(dāng)光照射到光伏元件上時(shí)，在基體硅材料上生成類型相反的摻雜層從而形成大面積的PN結(jié)，在PN結(jié)附近形成光生電場(chǎng)即光生電壓。在太陽(yáng)能電池P-N結(jié)兩側(cè)的引出電極上接上負(fù)載，即有電流通過(guò)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。

分布式光伏系統(tǒng)總體性能的最關(guān)鍵的問(wèn)題是使系統(tǒng)能最有效地利用太陽(yáng)能資源，因此在組件安裝時(shí)應(yīng)向陽(yáng)光最充足的方向安裝，安裝傾角主要由安裝地域的經(jīng)度、緯度、最佳輻照量決定。

1.2 蓄電池

蓄電池作為系統(tǒng)的儲(chǔ)能設(shè)備，儲(chǔ)存太陽(yáng)能電池方陣受光照時(shí)所發(fā)出的電能，當(dāng)光照或太陽(yáng)能電池組所發(fā)電量不足時(shí)釋放電能。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)蓄電池的要求主要與使用方式及當(dāng)?shù)貧夂蛴嘘P(guān)，要綜合考慮蓄電池的額定容量、低溫放電和充電性能、充電效率和深放電后的恢復(fù)性能、使用壽命、海拔、電池組內(nèi)各單體電池的一致性，在選擇時(shí)要保證經(jīng)濟(jì)性與可靠性，選擇合適的型號(hào)和容量。

1.3 充電控制器

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池因日照影響會(huì)頻繁充放電，會(huì)出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電的現(xiàn)象，過(guò)充(放)電都會(huì)縮短蓄電池使用的壽命，光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用充電控制器來(lái)防止過(guò)充(放)電對(duì)蓄電池造成的損害。充電控制器通過(guò)控制太陽(yáng)能電池組件向蓄電池充電的電流和電壓，達(dá)到控制電池組件對(duì)蓄電池的充電，并控制蓄電池和太陽(yáng)電池組件對(duì)負(fù)載的電能輸出。選擇充電控制器時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)電壓、輸入(輸出)最大電流、蓄電池過(guò)充(放)電保護(hù)門限等參數(shù)。

1.4 逆變器

太陽(yáng)電池組件在陽(yáng)光的照射下產(chǎn)生的是直流電，而發(fā)出的直流電需要通過(guò)逆變、控制、檢測(cè)、保護(hù)等過(guò)程才能并入電網(wǎng)，通常通過(guò)逆變器來(lái)實(shí)現(xiàn)。逆變器的控制主板采集來(lái)自太陽(yáng)電池組件產(chǎn)生的直流以及電網(wǎng)側(cè)的電流和電壓采樣信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析處理向驅(qū)動(dòng)主電路發(fā)出控制指令，輸出正弦波電流，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

1.5 配電設(shè)備和安全裝置

配電設(shè)備是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)必不可少的組成部分，其包括母線和控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備等用來(lái)接受和分配電能的設(shè)備，同時(shí)系統(tǒng)必須有防雷和接地設(shè)備以防止直擊雷。

2 分布式光伏系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求

分布式光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，分析系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。統(tǒng)計(jì)計(jì)算系統(tǒng)負(fù)載的用電量和功率大小，計(jì)算太陽(yáng)能電池方陣組的安裝傾角和表面輻射量，并對(duì)太陽(yáng)能電池組件和蓄電池的容量進(jìn)行計(jì)算以及對(duì)二者之間的優(yōu)化匹配進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 分布式光伏系統(tǒng)接入配電網(wǎng)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)要研究?jī)烧咧g的交互影響，系統(tǒng)應(yīng)具備抑制電壓波動(dòng)和閃變的能力，配備的保護(hù)裝置能確保系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運(yùn)行。采用先進(jìn)技術(shù)減少逆變器產(chǎn)生的電流諧波和直流分量，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。系統(tǒng)具有的孤島檢測(cè)技術(shù)能在緊急狀態(tài)下快速切除故障，及時(shí)恢復(fù)供電。

通過(guò)采用新技術(shù)參數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)的政策和法規(guī)解決分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃和配電網(wǎng)負(fù)荷潮流的影響，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)安全、可靠、高質(zhì)量運(yùn)行。

4 總結(jié)與展望

本文對(duì)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，提出了系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的條件與考慮因素，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接入配電網(wǎng)提供了理論指導(dǎo)和實(shí)際參考經(jīng)驗(yàn)。

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，未來(lái)的分布式光伏發(fā)電將通過(guò)與智能配電網(wǎng)的銜接，以智能化和網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同在線控制為發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)高度自愈、網(wǎng)架堅(jiān)強(qiáng)的智能配電網(wǎng)的發(fā)展。而在配合配電網(wǎng)發(fā)展與建設(shè)的同時(shí)，如何最大程度發(fā)揮與實(shí)現(xiàn)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，還需在實(shí)踐中不斷摸索前進(jìn)。 

原標(biāo)題：分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)分析