分布式光伏发电并网方案研究

王宇琦 万玉苏

摘要：随着我国电力事业的蓬勃发展，太阳能发电已经成为广泛应用的可再生能源发电方式之一。在我国中东部广大地区，受到环境条件限制，分布式光伏发电将成为未来发展的重点。本研究对分布式光伏发电和光伏发电并网技术方案进行了阐述，分析了分布式光伏发电并网技术对电力系统的影响，重点探究了光伏发电并网的方案及技术要求，以期进一步提高分布式光伏发电效率、提高综合投资收益、促进分布式光伏发电与电网发展的和谐统一。

关键词：光伏发电并网；关键技术；光伏发电技术

引言

目前，我国光伏发电已进入规模化发展阶段，截至2022年底，全国太阳能光伏发电装机容量达到3.93亿千瓦，位居世界第一位。光伏发电资源的开发，对优化我国能源结构、应对保护生态环境、促进经济社会可持续发展，具有十分重要的作用。我国西部地区地域广阔，便于集中式光伏的开发利用；在中东部广大地区，受到环境条件限制，分布式光伏发电将成为未来发展的重点。分布式光伏发电具有资源分散、项目容量小、用户类型多样、发电出力具有波动性和间歇性等特点，深入研究分布式光伏发电，对提高发电效率、保障接入电网的运行安全具有重要意义。

1分布式光伏发电技术概述

分布式光伏发电可分为离网型太阳能发电系统、并网型太阳能发电系统和微网太阳能发电系统。（1）离网型光伏发电系统需要使用太阳电池组件产生电能，需要合理使用控制器，控制蓄电池充电或为负载供电。若为交流负载，则需在系统内加设逆变器，将直流电转化为交流电。（2）并网光伏发电系统需要在太阳能电池阵列的基础上使用逆变器，将电池阵列产生的直流电转换为交流电，随后将其输送至公共电网中，并网光伏发电无须蓄电池储存电能，可以达到无污染发电的目的。（3）在微网太阳能发电系统中，太阳能电池板的输出会直接连接在并离网逆变器的输入侧，而蓄电池的充放电接口也应与逆变器连接在一起，在双电源切换开关备用电源的基础上，可建立起相对完整的负载供电系统，其具备较强的环保性能。

2分布式光伏并网的作用

2.1减少环境污染

光伏发电系统利用太阳能将光能转化为电能，无须燃料消耗，不产生排放物和污染物，具有清洁、可再生的特点。分布式光伏并网技术将大量的分散光伏发电系统整合到电力网络中，实现了大规模的可再生能源利用。光伏发电系统的增加可以减少对传统化石燃料的依赖，降低碳排放和温室气体的释放，对应对气候变化、减少环境污染具有积极意义。

2.2改善不合理的能源结构

能源的短缺直接反映到与人们生活密切相关的电力供应上，越来越多的人已对“电荒”有深刻的体会。当前，我国的能源结构以常规能源（煤、石油和天然气）为主，由于常规能源的不可再生性，势必使得能源的供需矛盾日益突出。作为可再生能源的太阳能，“取之不尽、用之不竭”。大力发展太阳能发电，实现能源多元化，缓解对有限矿物能源的依赖与约束，是我国能源发展战略和调整电力结构的重要措施之一。因此，积极地开发利用太阳能等清洁可再生能源已势在必行、大势所趋，以多元化能源开发的方式满足经济发展的需求是电力发展的长远目标。

2.3降低电力传输损耗

传统的电力传输系统通常由中心化的发电站通过长距离输电线路将电能输送到终端用户，这样的传输方式的输电损耗较高，而分布式光伏并网系统将光伏发电系统部署在离电力需求较近的地方，避免了长距离输电线路带来的电能损耗。此外，光伏发电系统的输出受日照条件的影响，其发电量在一天内可能发生较大变化，而通过分布式光伏并网系统的部署和管理，可以根据实际需求和发电量的变化灵活调节和优化电力供应，从而减少电力传输损耗。

3分布式光伏接入系统方案

根据分布式光伏发电系统的装机容量，分为大、中、小型光伏发电系统，如下表所示：

分布式光伏分类及接入电网形式

分类	类型	装机容量	接入电网电压等级
与建筑结合的光伏发电系统	小型	S≤8kWp	220V/单相
	中型	8kWp＜S≤300kWp	400V/三相
	大型	300kWp＜S≤6000kWp	10kV/三相
	超大型	6000kWp＜S	35kV及以上/三相

3.1小型光伏发电系统

小型光伏发电系统装机容量一般不超过8kWp，光伏发电主要考虑“全额上网”模式，以220V电压等级接入居民户用配电箱外，设1个并网点。每个发电单元光伏组件通单相并网逆变器直接并入三相低压交流电网，除自发自用以外通过交流配电线路给当地负荷供电，最后以相应电压等级就近接入，实现并网。并网点可为用户配电箱、低压架空线路、杆上变等。对于少数几户并用一个接入点或面积较大、光伏装机超过8kW的分布式光伏来说，可采用380V电压等级并网。最终并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。

3.2 中型光伏发电系统

中型光伏发电系统装机容量不超过300kWp，光伏发电主要考虑“自发自用，余电上网”模式，以380V电压等级接入本建筑物的380V母线段上，设1个并网点。并网点为建筑物内开关站、配电室、380V母线。

3.3 大型光伏发电系统

大型光伏发电系统单个并网点装机容量 300kW～6MW，推荐采用 10kV 接入电网，设备和线路等电网条件允许时，也可采用 380V 接入。光伏发电主要考虑“自发自用，余电上网”模式，可设2-3个并网点。并网点为建筑物内开关站、配电室、380V母线，单个并网点装机容量不超过400kW。

4 分布式光伏并网技术要求

4.1 专线接入10kV公共电网技术要求

公共连接点应安装易操作、具有明显开断点的开断设备，并具备开断故障电流的能力；公共连接点应具备失压跳闸及检有压合闸功能。

4.2 T接接入10kV公共电网技术要求

10kV公网线路投入自动重合闸时，应调整重合闸时间或增加检无压重合功能；公共连接点(用户进线开关)应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流，具备失压跳闸及检有压合闸功能的开断设备；配电自动化系统自动故障隔离功能，应适应分布式光伏接入，确保定位准确，隔离策略正确。

4.3接入380V配电网技术要求

公共连接点(用户进线开关)应安装易操作、具有开关位置状态明显指示、带接地、可开断故障电流的开关设备，并具备失压跳闸及检有压合闸功能。公共电网恢复供电后，分布式光伏需经有压检定方可合闸。并网点应装设易于操作、有明显断开指示、具备过流保护功能的开关设备。分布式光伏的电能计量装置应具备电流、电压、功率、电量等信息采集和三相电流不平衡监测功能，并能够实现数据存储和上传。接入380伏电网的分布式光伏，应采用三相逆变器，在同一位置三相同时接入电网。220伏分布式光伏接入方案时，应校核同一台区每相接入的光伏发电总容量，防止出现三相功率不平衡问题。接入220/380伏分布式光伏并网验收时，应对公共连接点的谐波情况进行校核。

结语

为保证光伏发电并网运行的可靠性和安全性，必须加强相应的技术研究和应用推广。目前，我国光伏发电并网技术尚不成熟，还有很多问题需要解决，在后续工作中应不断完善相关技术，充分利用光伏发电的优势，优化电网结构，为电网运行提供保障。

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