对分布式发电系统中光伏发电技术的研究

巩婷婷

（北京创毅力源工程技术咨询有限公司，北京 100025）

对分布式发电系统中光伏发电技术的研究

巩婷婷

（北京创毅力源工程技术咨询有限公司，北京 100025）

化石能源的日渐枯竭，让人们把视线很自然转移到可再生能源领域。太阳能无疑是可再生能源中最具有开发潜力和发展前景的能源之一。随着光伏发电技术的发展，分布式光伏发电日渐成为满足负荷增长需求、减少环境污染、提高能源综合利用率、提高供电可靠性的一种有效途径。同时，中央政府各相关部门的高度重视，各种扶持政策的相继颁布，都预示着分布式光伏发电的广阔前景。

分布式发电 光伏发电 电能质量 孤岛效应

分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数十兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的，就地消纳、非外送型的发电单元。分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统［1］。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网，就近转换，就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。分布式光伏发电系统主要分为离网光伏发电系统、多功能互补微电网发电系统和并网光伏发电系统［2］。

1 分布式光伏发电的特点及对电网的影响

1.1 分布式光伏发电特点

一是输出功率相对较小。传统的集中式电站动辄几十万千瓦，甚至几百万千瓦，规模化的应用提高了其经济性。光伏发电的模块化设计，决定了其规模可大可小，可根据场地的要求调整光伏系统的容量。一般而言，一个分布式光伏发电项目的容量在数千千瓦以内。与集中式电站不同，光伏电站的大小对发电效率的影响很小，因此对其经济性的影响也很小，小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。

二是污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。但是，需要重视分布式光伏与周边城市环境的协调发展，在利用清洁能源的时候，考虑民众对城市环境美感的关切。

三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。分布式光伏发电在白天出力最高，正好在这个时段人们对电力的需求最大。但是，分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦，再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积的限制，因此分布式光伏发电不能从根本上解决用电紧张问题［3］。

1.2 分布式光伏发电对电网的影响

分布式光伏发电的大规模渗透对电网也会产生不良影响。其根本原因主要是我国的中、低压配电网大都采用中性点不接地（或经消弧线圈接地）系统，属于单侧电源辐射性供电网络。而分布式新能源电站接入配电网，使配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流和短路电流大小、流向以及分布特性均会发生改变。

一是电压调解问题。原有的电压方案不能满足接入分布式电源后的配电网电压调节要求，因此必须评估分布式电源对配电网典雅的影响，研究新的调压策略。

二是继电保护问题。在线路发生故障后，继电保护以及重合闸的动作行为都会受到光伏发电系统的影响，对基于断路器的三段式电流保护的影响最为显著。其影响主要为：导致本线路保护的灵敏度降低及拒动、导致本线路保护误动、导致相邻线路的瞬时速断保护误动并失去选择性、导致重合闸不成功等。

三是非正常孤岛问题。电网中断供电时，各个光伏并网系统仍在运行，并且与本地负载连接处于独立运行状态，这种现象被称为孤岛效应。尽管现在的光伏逆变器普遍采用了预测孤岛现象和切断电路的设计，但仍然无法完全避免在多个逆变器并联的分布式光伏系统中，在多个逆变器相互影响的特殊情况下，出现无法探测到孤岛现象的问题［4］。

四是电能质量问题。分布式光伏发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡，输出功率随机性易造成电网电压波动、闪变。

2 国家对分布式光伏发电最新政策及其发展前景

从2014年年初国家能源局印发的《国家能源局关于下达2014年光伏发电年度新增建设规模的通知》（国能新能〔2014〕33号）中来看，分布式光伏发电建设规模占800万千瓦，超过建设规模总额的一半，可见国家全力支持发展分布式光伏发电，分布式光伏发电是未来光伏发电发展的重心。

2014年9月，国家能源局印发《国家能源局关于进一步落实分布式光伏发电有关政策的通知》（国能新能〔2014〕406号），通知中对分布式光伏的定义有了扩展，将在地面或利用农业大棚等无电力消费设施建设、以35千伏及以下电压等级接入电网（东北地区66千伏及以下）、单个项目容量不超过2万千瓦且发电量主要在并网点变电台区消纳的光伏电站项目纳入分布式光伏发电规模指标管理，执行当地光伏电站标杆上网电价。此举将大大有利于我国中、东部地区建设分布式光伏发电系统，项目业主在这些地区建设分布式发电系统其投资回报率有了稳定保障。从国家对分布式光伏表现出的全力支持的态度来看，屋顶问题、接入问题和贷款问题都将逐步得到解决，2015年分布式光伏发电将会有较快发展。

2014年11月，国家能源局发布《关于推进分布式光伏发电应用示范区建设的通知》（国能新能〔2014〕512号）。文件提及，在国家能源局已公布的第一批18个分布式光伏发电应用示范区外，增加了嘉兴光伏高新区等12个园区，鼓励社会投资分布式光伏发电应用示范区。示范区将被优先纳入光伏发电的年度管理计划；如果规模指标不足，还可享受“先备案、后追加指标”等政策；2015年底将完成30个示范区的建设，总规模达335万千瓦。

在国内分布式光伏发电发展受到阻碍时，积极加快分布式示范区建设是发展分布式的行之有效手段。我国东部地区不适宜建光伏电站，所以在东部电力负荷高的产业园区建立分布式光伏示范区，在解决工业园区的用电量较大问题的同时，又减少了污染，为节能减排做出了贡献。

3 结语

大力发展分布式光伏发电应用，不仅有助于转变能源生产与消费方式、优化能源结构、防治大气污染、建设生态文明、打造美丽中国，而且对于保障城镇能源供应、支撑新型城镇化建设、实现“新城镇、新能源、新生活”具有十分重要的现实意义。

［1］周志敏，纪爱华，等.分布式光伏发电系统工程设计与实例［M］.北京：中国电力出版社，2014.

［2］严陆光，崔容强.21世纪太阳能新技术［M］.上海：上海交通大学出版社，2003.

［3］王立乔，孙孝峰.分布式发电系统中的光伏发电技术［M］.北京：机械工业出版社，2014.

［4］朱永强.新能源与分布式发电技术［M］.北京：北京大学出版社，2010.