浅谈农村光伏扶贫发电技术

胡志勇 杨松 张良利 沈道军

摘 要：光伏扶贫是政府精准扶贫的项目之一，光伏发电是利用太阳电池的光生伏特效应将太阳能直接转化为电能，清洁环保，并且光伏电站大多建在荒山荒坡和屋顶，节约了资源，体现了绿色发展的新理念。然而，随着光伏发电设施大量接入电网系统，一系列问题接踵而至，所以想要建好扶贫电站，必须要有相应的对策来解决这些问题。该文针对光伏扶贫中出现的问题进行分析和提出相应的解决方案。

关键词：光伏扶贫；太阳能电池；光伏发电技术

中图分类号：ATK0 文献标志码：A

0 引言

能源是现代社会建设不可或缺的基础条件，没有充足的能源保障我国就不可能全面建设成小康社会，光伏扶贫既能够提高贫困地区的生活水平，也能够扩大光伏市场，合理开发利用贫困地区的能源资源是带动贫困地区脱贫的新方法。

1 光伏扶贫的现状

据调查，截至2017年底，已经被纳入国家光伏扶贫补助目录项目的就有553.8万kW，覆盖贫困户96.5万户。自2016年光伏扶贫开展以来，光伏扶贫取得了不错的效果，帮助了许多贫困户成功脱贫。

以前的光伏扶贫项目有3种类型：户用光伏发电扶贫、村级光伏电站扶贫和地面集中光伏电站扶贫。但是根据2018年3月26日国家能源局、国务院扶贫办印发的《光伏扶贫电站管理办法》，其中第5条规定光伏扶贫电站原则上应在建档立卡贫困村按照村级电站方式建设。根据当地实际情况，确有必要并经充分论证可以采用联建方式建设村级电站。所以今后光伏扶贫只有村级电站一种方式，光伏扶贫电站不再搞集中式电站，不能打着光伏扶贫名义要规模、建集中式电站。

2 光伏扶贫项目前期工作存在的难题

2.1 扶贫项目设计现场勘测难

光伏扶贫项目选址多利用村镇自有集体土地、荒地、山地以及农户的屋顶等，村级扶贫项目建设地数量多且分散，交通也不方便，若想在有限的时间内踏勘完所有的扶贫地块，持续时间较长。并且各个电站建设地的地形地貌大多不同，就屋顶光伏电站建设来说，不同的屋顶（屋顶结构不一样，有些瓦屋顶下面是木梁，有些屋顶下面是水泥层），它们的荷载及所需的屋顶支架是不同的，都会导致设计方案的不同。并且建设用地的不断调整导致设计方案也需不断调整，基本上都需要多次调整排布方案才能出图，影响了出图的节奏。

2.2 扶贫项目设计资料收集难

施工队伍从选址到开工建设持续时间较短。如果不能在施工队伍施工之前提供给他们完整的红线图、地形图、地质勘察报告、接入方案或接入意见，往往会因为设计资料不全而导致设计返工的情况频繁出现，甚至一些设计方案出现了颠覆致使项目施工出现返工废材等情况。

2.3 扶贫项目工期紧张

扶贫项目从单位中标到工程并网，时间往往会非常紧张，留给设计、采购、施工等环节的时间不够充分，会导致项目设计方案论证力度不足、设计优化力度不够，纰漏严重会导致部分项目出现返工情况或项目电站质量不高。特别是6月30日和12月31日这2个时间节点，时间更加紧迫。光伏扶贫项目需要尽可能在时间节点前提前进行规划，为施工和设计增加时间，这样不仅可以打造精品工程，也能保证扶贫电站的长期收益。

2.4 扶贫项目电网接入难

一般农村电网承载能力弱，变压器容量在100 kW～200 kW，接入条件不佳，往往会出现电站建成后不具备并网条件，无法及时并网；光伏场区工程建设速度较快，接入点位置不够明确，导致逆变器、汇流箱位置安装和电缆敷设路径选择难以确定；无电力接入方案，设计无依据，担心并网验收环节不满足要求。

3 光伏扶贫项目施工完成后存在的问题

3.1 對电网网架安全运行产生影响

一是对电网结构提出更高的要求。光伏扶贫电站接入的地方大部分比较偏远，安装的容量也较小，当地的电网比较简单薄弱，电力线路线径细，电流互感器变比小。光伏电站接入数量较多时，不能就地消纳完，外送会受到限制，如果没有对电网进行同步改造，容易引起弃光现象。二是对现有配送电的设备通流容量提出更高要求，在接入分布式光伏电源前，需要对配电线路的载流量以及配电变压器容量进行校核，如果载流量和电力变压器的容量不能满足要求需要对电网进行改造，以保证分布式光伏电源上网和离网后均能安全可靠供电。

3.2 对电能质量产生影响

在低压0.4 kV～10 kV配电网中光伏电站以多种方式接入电网，即分布式光伏电源并网运行后，会对电网的有功功率和无功功率产生影响，增加了电压调整的难度，继电保护、通信和电能计量等也会出现问题，这些都会直接影响到并网点处的电压偏差、电压波动和闪变、谐波、三相电压不平衡、间谐波等电能质量指标，这些问题对电网主要参数的影响较大，对技术参数要求较高的电力客户会产生影响。

3.3 孤岛问题

电气故障、误操作或自然因素等是造成电网孤岛效应的直接原因，孤岛效应可能会给整个配电网的正常运行造成不必要的损失，甚至会威胁维修人员的生命安全、会对电网保护开关的动作产生影响、发生孤岛的区域会出现供电电压和频率的不稳定，会破坏电网的配送电设备，当供电恢复时造成的电压相位不同步将会产生浪涌电流，可能会引起再次跳闸或对光伏系统、负载和供电系统带来损坏。所以必须要做好光伏系统检测预防工作，对光伏设备的功能要求要更为严格，要求电站的后台要能进行实时监控，且要具备故障警告功能，及时处理异常现象，预防光伏孤岛效应的产生。

3.4 对电网运维作业产生影响

配网设备运维安全风险加大，0.4 kV～10 kV配电网以多种方式接入光伏电源后，配电网由原来的无源网变为有源网，主网停电时反送电风险高，配网运维检修人员和配网设备的安全风险加大。

3.5 应对策略与措施

一是分布式光伏电源接入系统方案应满足国家电网公司和省公司文件要求。在分布式光伏电源上网之前，在并网点应安装易操作、具有明显开断指示、具备开断故障电流能力的开断设备。

二是在分布式光伏电源以非集中式并入电网变压器的低压侧之前，光伏逆变器需要有防孤岛功能，并在该回路的配电变压器母线侧应安装反孤岛装置。装设于配电变压器低压母线处的反孤岛装置与低压总开关、母线联络开关间应具备操作闭锁功能。

三是要求配电网管理部门在接入的分布式光伏电源上网之前，对配电线路的载流量以及配电变压器容量进行校核，确保分布式光伏电源上网和离网后均能安全可靠供电。

四是运用FACTS和电力新技术对电力系统进行优化，综合补偿电能质量指标，这将是今后解决电能质量问题的最根本途径。

五是合理规划接入方案，光伏电站接入主网站后，合理安排检修计划。

六是在对配电线路或设备进行检修之前应断开所有可能反送电的设备，包括解开电源侧和用户侧连接线，在验电确认无电压后装设接地线。380 V/220 V配电设备、电缆、集束导线停电检修，无法装设接地线时，应采取绝缘遮蔽或其他可靠隔离措施，工作前用符合电压等级的验电笔验电，确认无电后才能进行作业。

七是在光伏电站建设完成后，对需要定期维护的部件进行维护，维护主要包括组件的擦拭，雨水多的地方一般不需要人工清洗。尘灰量大的地方可以增加喷洗次数，降雪量大的地区，应去除积雪，避免雪融化不均匀影响发电量。为避免在高温和强光照下擦拭组件对人身的电击伤害及可能对组件的破坏，建议在早晨或者傍晚的时候进行清洁，维护前做好绝缘防护措施，用柔软的刷子和干净的水清洗组件玻璃表面，避免破坏玻璃表面，这样定期清洁组件，可明显提高发电量。当发电系统容量相同，用户家的发电量在同一时间内，与隔壁相比较低时，说明发電系统可能存在异常，用户可以通过信息采集器监测数据的异常，及时发现光伏阵列中某组件是否出现故障。然后联系该电站维护人员用专业设备进行诊断，确定系统存在的问题并及时解决。

4 结语

光伏扶贫同时肩负了扶贫与清洁能源发展2项国家大计，所以确保光伏扶贫项目能够长期稳定的运行至关重要。这就要求光伏人员对扶贫光伏项目的种种问题进行探索，该文指出了目前光伏扶贫存在的若干问题，对这些问题进行研究和分析，将会以后的扶贫光伏建设起到一定的借鉴作用。

参考文献

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