城市建筑分布式光伏发电项目并网分析及工程监理

赵肖瑞

【摘 要】本文主要介绍分布式光伏发电项目并网方式及并网后对电网的影响，提出项目建设需关注的问题。城市建筑分布式光伏项目要求监理工程师具备建筑及电气技能，熟悉相关的施工验收规范，确保项目结束后正常投入使用。

【关键词】分布式光伏；电气监理；并网

随着经济和社会的不断发展，我国能源需求持续增长，目前我国的电力供应仍然以消耗不可再生能源为主，为响应国家节能减排的号召，城市建筑分布式光伏发电项目数量日益增长。分布式光伏发电是指在用户所在场地或附近建设运行，以用户侧自发自用为主、多余电量上网且在配电网系统平衡调节为特征的光伏发电设施。本文主要分析35kV以下光伏发电系统并网方式及影响，以及实施电气监理的注意事项。

1 城市建筑分布式光伏发电现状

与建筑物结合的光伏并网发电系统是当前分布式光伏发电应用最广泛的形式，可建立在在各类建筑物和公共设施，为附近企业或居民提供电能。城市建筑中，工业厂房用电量大，屋顶开阔平整，光伏发电并网系统可节省电费，降低成本；商业建筑用电负荷特性一般白天较高、夜间较低，能够良好匹配光伏发电特性；市政等公共建筑管理规范统一，安装积极性高，适合分布式光伏发电集中连片建设。

光伏发电系统由光伏方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等组成，其中最核心部分是把光能转化为电能的光伏方阵。光伏方阵与建筑物结合有屋顶安装和侧立面安装两种形式，其中，屋顶安装简易经济，应用较广泛，侧立面安装一般以光伏幕墙形式应用于高层建筑。

2 分布式光伏发电系统并网方式

在南方电网地区，10kV分布式光伏发电项目、380V及以下光伏发电项目分别由地市局、县（区）供电局负责并网接入及并网服务管理。城市建筑中分布式光伏发电项目容量一般在数百千瓦以内，输出功率相对较小，实行“自发自用、余电上网、就近消纳、电网调节”的运营方式。

2.1 10kV并网接入方式

2.1.1 全额上网

单个并网点参考容量1MW-6MW可通过变电站10kV出线间隔与公共电网10kV母线连接，参考容量300kW-6MW可通过开关站、配电室、箱变的出线间隔与10kV母线相连。这种方式主要经过10kV电缆直接与公共电网的10kV母线相连接，需在变电站或开关站有10kV备用间隔的情况下才能并网。但在主城区或工业密集区域间隔资源十分紧张，停电非常困难，改造增加间隔所需时间较长，投资较大，因此只适用于容量较大的光伏发电项目[1]。

2.1.2 自发自用余量上网

光伏发电站接入用户端10kV母线，通过内部负荷消耗一部分发电量，余量经10kV专线并入公共电网10kV母线，适用于单个并网点参考容量300kW-6MW。

2.2 380/220V并网接入方式

单个并网点参考容量不大于100kW采取三相380V接入电网低压分支配电箱或架空线，容量在8kW以下可采取单相220V接入。参考容量在20kW-300kW的可接入总配电箱380V低压母线。这两种方法都需要敷设电缆或线路，涉及道路施工，比较复杂。另外一种投资较少的是直接接入用户内部线路，由于不经过变压器，经内部线路可以与公共电网380V母线相连。380V及以下同样也分为全额上网和余电上网，与10kV不同的是，由于多数是居民或工厂屋顶分布式光伏发电项目，发电量较少，在380V母线可被其他用户消纳。

3 并网后对系统电压、保护配置的影响

3.1 分布式光伏发电接入对系统电压的影响

城市建筑中分布式光伏发电设备相当于多个小电源，接入配网后改变了配网原有的辐射形网络结构，并网的位置和出力大小不一会对配网电压产生不同影响，有可能使节点电压偏差超过5%，使系统处于不稳定状态。分布式电源接入线路末端比接入始端对电压的抬升更为明显，多个电源接入对线路电压的总影响应在限值内，以此来限制分布式光伏发电的最大容量。

3.2 分布式光伏发电接入对保护的影响

由于城市建筑中的分布式光伏电源出力不稳定，数量多且分散，可能会改变潮流方向，使故障电流增大，而且光伏发电所需的逆变器会增加系统接地點数量，使零序电流的路径随之变更，保护整定及配合更为复杂[2]。当线路发生故障时，必须配置过流保护及时断开光伏电源使之与故障隔离，否则跟故障点形成回路，持续提供故障电流，系统无法正确判断故障点位置，对系统及设备造成危害。

线路需停电检修时，为防止断开母线侧开关后线路仍然带电，分布式光伏接入装置应配备失压跳闸功能，开断设备应有明显开断点及接地功能。

4 分布式光伏发电项目监理注意事项

4.1 建筑光伏的电气设计审查

设计图纸是施工单位、监理单位与建设单位签订合同与项目开展的重要依据，监理单位应仔细审查设计图纸，提出评估报告，审查是否符合设计标准。监理工程师应熟悉项目的电气设计方案，清楚管线、电缆敷设走向，线径大小是否满足安全使用的需求。光伏发电建筑电气与一般的建筑电气设计上有较大的区别，涉及对配电网的反供电，电流较大，需要有匹配的开断和保护装置。此外，供电企业要求并网的分布式发电项目必须接入电力调度系统，以便及时监视发电状态，调整运行方式，因此设计上需包括用户侧的监测控制系统，实时采集并传送用户端数据，与电网企业互换信息。

4.2 与建筑结合的安装方式

监理在施工阶段应重点检查施工方材料、设备是否符合光伏发电的要求，电缆、导线截面不得小于最大短路电流计算截面积，逆变器、散热设备必须符合国家标准，蓄电池组容量要达到设计要求。由于分布式光伏发电建筑对光伏方阵安装位置要求较高，光伏板的朝向、倾斜度直接影响发电水平，因此，监理方应根据设计角度对现场做好测量验收。

随着我国对新能源的推广与支持，光伏发电是电能转换的绿色途径，前景甚广，小型的分布式发电项目也逐渐增多，对其标准也会逐渐规范。

【参考文献】

[1]谢知寒.杭州地区分布式光伏电源接入方式及其保护与控制研究[D].华北电力大学.2013.

[2]陈成.光伏并网对配电网电压分布的影响分析[D].华北电力大学（北京）.2011.endprint