分布式光伏发电系统的并网技术应用分析

谭 放

大唐环境集团股份有限公司 北京 100096

文明的发展与延续离不开科技的进步，自第二次工业革命以来，发电机的产生让世界上更多地方应用电力进行工业生产与日常生活，大幅度地提升了人们的生产力。电能的广泛应用也改变了世界，改变了人们的生活，而随着人们对电能需求越来越高，人们开始研究电能的生产，从而发电行业不断进行发展。最高效的发电方式是火力发电，通过燃烧化石燃料来实现热能转化电能，这也是世界上通用且成熟的一种发电方式，但这会导致环境的污染，也会过量消耗煤炭能源。因此各国开始利用太阳能、风能等进行电能的生产，并网技术也是新能源发电的重要技术，能够让发电系统更加稳定，也能保证新能源发电的高效性。

1 光伏发电系统概述

光伏发电系统是一种以太阳能为基础能源的发电系统，光伏发电系统需要用到电池组件，利用晶硅电池组件或者薄膜电池组件接收太阳发出的光照，然后利用光伏组件，将太阳能转化为电能。光伏发电系统的并网也需要很多电力设备，比如说逆变器、配电装置等，这都是将采集的太阳能变成电能汇入电网的必备电力装置。分布式光伏发电系统是一种高能效的发电方式，能够更大范围地提高组件的辐照面积，同时也能对配电网起到加强继电保护作用，从而保证光伏发电系统的长久与稳定运行[1]。由于能源工业中的环境污染与能源消耗，世界各国不断加强合作，大力发展没有污染的绿色能源，为人类绿色低碳发展创造条件。光伏发电完全具备这样的特点，能够将普通的光照进行收集，形成人们所需的电能，这些都离不开光伏发电技术和并网技术的发展。

2 分布式光伏发电系统存在的问题

分布式光伏发电在能源利用以及电能的转化方面都有着较多的优点，同时在环境保护与能源控制方面也有着巨大的意义与贡献，但在技术方面依然面临很多问题，需要人们不断改革与创新，保证电力系统的稳定运行，减小电力系统故障。

2.1 稳定性问题

分布式光伏发电在并网运行过程中，会因为分布式的原因，形成一个较为复杂的多电源网络结构的配电网，在这样的配电网中，会因为较多的发电单元与大容量的发电电源，让发电系统出现潮流显现，这对发电系统的稳定性有着较大的影响[2]。影响发电网络的稳定性就会让发电网络发生故障的风险提升，因此对分布式光伏发电系统的电能质量和并网电量都会带来严重的影响。分布式发电系统的稳定性更多在于并网技术的应用，只有不断加强并网技术，才能让分布式光伏发电更加具有稳定性，让电能的汇聚与传输有着一定的保障。

2.2 供电问题

供电问题是发电系统最根本的问题，先进的并网技术让发电系统供电能力得到提升。供电最重要的要求就是保证电能的质量以及供电的可靠性。分布式光伏发电有很多形式，分布式光伏发电与其他形式的发电对电网的影响有很大的差别。分布式光伏发电并网过程中会对供电系统的电压、谐波产生影响，造成电压闪变、电压不平衡等问题，进而降低分布式光伏发电的电能质量。

2.3 配电网继电保护问题

配电网的继电保护主要是针对继电网为单电源的情形，但在分布式光伏发电系统中，配电网则成了一个多电源网络，进而影响其自动化水平[3]。传统的配电网的单电源与辐射网站会让电网中出现负荷端，在分布式光伏发电中，则会让变电站的电流由母线流向负荷，这都是分布式光伏发电的并网技术亟需解决的问题。

3 光伏发电的并网技术需求

光伏发电系统对并网技术有较高的要求，只有在电能质量满足并网要求时，才能让光伏发电系统产生的电能安全、稳定地运输到电网之中，可以利用并网技术将直流电转化为交流电，从而提高电能的电压质量、频率质量以及减少谐波[4]。并网时，光伏发电系统的电能质量对电网系统的影响最大，如果能在并网前利用并网技术对分布式光伏系统产生的电能进行检查，就会得到电能质量与并网要求的偏离数据，在电能质量不满足并网要求时，系统就会提前自动断开与电网的连接，保证电网系统的稳定。分布式光伏发电系统产生的电能能否正常并网，主要由三相电压、单相电压以及额定频率等参数决定，只有在同时满足三相电压在额定电压±7%内，单相电压在额定电压的+7%～-10%范围内，并网点频率在48.5～50.5Hz内时，分布式光伏发电产生的电能才允许并网。

4 分布式光伏并网系统类型

分布式光伏发电系统有很多种类，常见的以零散小规模发电为主，其发电容量只有数kW，以自发自用、余电上网为主；也有中等规模的分布式光伏发电系统，这一类并网系统，能够接入电压等级较高的电网，也能有更多上网电量售卖给电网；最后一种则是蓄电池类型的分布式光伏发电系统，能够将电能储存在储能设备中，为系统并网提供支撑与稳定。

4.1 自发自用型

自发自用型的分布式光伏发电系统，就是一种较为便捷的小型发电系统，该系统主要由太阳能电池板与逆变器组成，这种形式的光伏发电系统分布较为零散，以分布式屋顶光伏为主，没有遮挡，能够让辐照时间更加充足[5]。这一发电系统其发电容量在1MW以下，这样的小型光伏并网系统，发电容量较小，所需要建设系统的成本却很高。因为发电容量较小，对所以并网方式以自发自用、余电上网为主，上网电量较小，对电网系统影响也较小。

4.2 中等规模

分布式光伏发电系统的并网，有很多连接方式，一种是利用光伏组串进行连接，从而保证中等规模光伏发电系统能够将电网的功率数值直接送入到PLC中，让中等规模的发电系统更好的运行，也能将电能传入千家万户。PLC中的功率只要到一定数值才能对系统进行保护，保护开启的方式就是让PLC对逆变器发送信号，根据功率数值的不同，自动进行通断，这样的设计，能够有效保证电网的安全，同时也能让光伏发电更安全。这种形式的分布式光伏发电系统早在2008年就在浙江义乌建立了一个1.295MW的光伏系统。另一种则是利用逆变器进行连接，也就是将多台小型逆电器进行并网设计，然后利用低压功率检测装置对并网的电能进行检测，同样是将检测功率送入PCL中，当送入的功率超出设定的保护数值，就会让逆变器与电网进行断开，这也是逆电保护的一种方式[6]。这种多台逆变器设计的系统能够显示一定的故障信息，因此很可能会让工作人员产生系统故障的错误判断，因此使用的较少，但在2010年该技术也被“金太阳工程”所采用，并发挥着良好的作用。最后一种则是通过光伏并网实现逆变器保护，也就是利用光伏逆变器对电能质量进行调节与控制，这种方式技术要求较高，比较复杂。这一并网连接方式，能够让中等规模的光伏发电系统向着智能化发展。

4.3 蓄电池类型

蓄电池光伏并网系统，是将并网逆变器与蓄电池等设备进行相应地组网，实现并网兼独立的光伏系统。这样的蓄电池类型的光伏发电系统一发电容量最高可达60kWp，也是分布式光伏发电发展的方向，该系统能够将智能化数字技术融入发电系统当中，使其更具智能化，保证供电质量与电能传输的稳定性[7]。但蓄电池的运用对环境会有着一定的污染，这也违背了太阳能转化为电能的根本意义，因此在使用过程中需要进行严格的评估，从而保证污染降到最低，通过并网技术的不断发展，也希望能够将蓄电池利用其他技术进行替代。

5 分布式光伏发电并网技术应用策略

分布式光伏发电并网技术有很多应用方式，在应用过程中也有着不同的应用策略，只有不断进行改革与完善，才能让分布式光伏发电系统发挥出更大的作用。并网技术的应用能够发挥出控制作用，也能通过并网技术的有效合理应用，降低发电故障风险，为企业发展提供帮助。通过加强管理与故障偏离控制也能让光伏发电系统与并网技术更好地结合，有效提高电能质量与发电效率。

5.1 光伏发电并网控制技术的应用

分布式光伏发电系统是将多个光伏发电系统结合的一种发电方式，因此会有很多电源系统接入到电网当中，其电能来源也较为广泛，虽然这样能够让发电容量得到增加，但同时也增加了更多的电力通道，电力通道的增设就避免不了电缆长度的增加，这也就导致在运行期间容易发生更多的安全隐患。只有不断完善并网控制技术，才能让分布式光伏发电更加稳定，也能保证其运行的安全。在并网控制技术应用过程中主要需要对电压与频率进行控制，这种控制方法需要依靠并网控制系统的独立运转来实现，这是一种较为有效地控制电压与频率的方式[8]。电能是由多个分布式光伏发电系统来提供的，因此在发电系统运转过程中需要利用并网控制技术对电网进行加强规范性管理，保证电网能够更加安全，也能让发电系统更平稳地运行。最后也要对分布式发电系统电能质量进行检测，保证无盲区地检测，这样才能发现光伏发电系统存在的问题，也能及时对并网电气性能指标进行研究，从而保证并网控制技术的有效应用。

5.2 控制分布式光伏发电系统风险

分布式光伏发电因为其发电系统规模不同，因此产生一种家庭安装的发电系统，能够实现在家庭中进行安装，这也是广泛受到应用的一种分布式发电系统。这种发电系统在南方应用较多，因为其日照时间长，能够吸收更多的太阳能，但在家庭中安装分布式发电，需要严格按照安装要求进行安装，并对风险控制技术进行深入的研究，既要保证并网后电能质量，同时也要保证电能传输的稳定[9]。并网技术的应用与研究可以用过规范性操作对发电系统存在的风险进行有效控制，比如在家装分布式光伏发电中大多都会将发电系统安装在房屋之上，而在并网时需要安装避雷针，这样能够有效控制光伏发电系统受到雷电的破坏。也可以运用监控设备对发电系统进行监控，这样能够及时发现发电系统存在的安全隐患，同时也能第一时间解决存在的问题，保证发电系统并网的稳定。

5.3 加强对发电系统运行的管理

分布式光伏发电并网系统的运行主要有监控控制以及智能控制这两种运行管理方式，监控控制实行时间较久，具有较为成熟的管理经验，而智能控制运行管理，近些年随着信息技术的不断发展也在不断完善，对运行的管理也有着独特的优点[10]。对于监控控制运行管理来说，就是通过上级调控监控中心对发电系统进行一定的控制，这一管理运行的方式需要人工较多，并需要对相应的数值进行采集，保证光伏发电并网的功率值、设备运行温度、辐射强度等进行检测，并保证所有指标符合标准，如果发现异常能够结合技术人员，对故障问题进行快速锁定与维护。对于智能控制运行管理来说，更多是依靠大数据与动态监控技术进行结合。如果在恒压运行阶段，逆变器的直流母线电压没有变化，但是电压值却在开路电压的70%作用，这就需要利用大数据，对多组数据进行分析与排查，然后连续不断的调整各个指标，让并网结合电力系统完成控制运行的命令，可以减少人员的操作，也能加强发电运行作业的高效性。

5.4 直流偏离故障的控制

直流偏离故障是分布式光伏发电运行过程中经常出现的问题，这一问题主要是多种因素所形成的，因此会严重影响到发电系统运行的效率，如果驱动电路与控制电路运算所得到的结果不统一，这多半是发电系统逆变器的输出电压与直流分量出现问题，这就需要利用逆变器媒介与配电网进行结合，从而引发直流分量进入到配电网之中，这也是引起直流偏离故障的主要因素[11]。只有通过并网技术对逆变器进行一定的控制，也要对驱动电路与控制电路进行及时的维护，让其统一，从源头解决直流偏离故障问题，也能有效控制分布式光伏发电系统的高效运行。如果出现了直流偏离故障也可以通过数个逆变器并联到电网之中，进而让直流分量与直流环量在数个逆变器中并存，从而达到对直流偏离故障控制的作用。

6 结束语

分布式光伏发电系统是新能源发展的主要产物，并网技术的不断成熟也给发电系统的完善提供了可能性，进而为解决电能问题提供更多的思路。我国分布式光伏发电系统在南方与西方应用较广，因为其充足的光照时间为光伏发电带来一定的优势。而通过并网技术的合理化应用，也让光伏发电的电能质量与发电稳定性得到更多的保障，希望通过本文分析能够为光伏发电系统发展提供参考。