分布式光伏电源（精选十篇）
分布式光伏电源 篇1
当前, 国家大力支持分布式电源技术的发展, 颁布实施相关政策制度, 所以, 分布式光伏电源获得了急剧的发展, 表现出爆发式增长态势, 各种管理标准与技术规程日益完善, 实践中积累了大量宝贵经验, 本文主要研究了分布式光伏电源并网影响及对策。
1 并网影响
1.1 对检修人身安全的影响
由于并网, 使配电网从过去的单端网络转变为多端网络, 成为遍布用户与电源互联的网络, 另外, 电力潮流同样不再停留在单向地从变电站母线向各负荷流动, 对配电网检修留下一定的安全隐患, 在计划停电检修的区域中或许有“孤岛”运行的分布式光伏电源, 产生反送电, 最终会产生一定的威胁。、
1.2 低压并网点设备没有“明显断开点”
10 k V并网点分布于10 k V开关柜中, 可以有效满足《电力安全工作规程》的“明显断开点”等各项安全措施要求。然而, 220 V/380 V并网点多数使用2-3级空气开关, 都没有“明显断开点”的功能, 尽管能够“验电”, 然而用户侧几乎没有“接地”能力, 仅仅向公网延伸到低压环网柜位置才具有“接地”功能。
1.3 对配电网保护自动化的影响
1) 关于配电网保护。出现线路故障的时候, 该电源与系统均会向故障点提供短路电流, 导致其中短路电流方向、大小等出现变化, 小于并网前电流。所以继电保护只可以测得系统提供的短路电流, 使得保护的灵敏度下降, 甚至导致拒动。同时, 馈线的保护会感受到故障电流, 因保护不经方向闭锁, 要是这一个电流相对较大, 会造成保护误动。
2) 关于配电网自动化。因电网公司并非为该电源的主要运营商, 当该电源大规模并网以后, 必须从运营主体接入该电源的实时数据, 据此选择科学合理的调度方案来实现对该电源的有效控制, 因此, 必须加大配电网通信网络建设力度, 且必须妥善应对由此造成的信息安全问题。
1.4 对配电网电能质量的影响
1) 关于系统电压。并网以后, 配网转变成多电源网络结构, 从前潮流的方向与大小均发生改变, 稳态电压同样有所改变, 馈线电压分布变化状况主要由接入地点、光伏出力大小决定。稳态时, 该电源输出的无功导致馈线各负荷节点的电压升高, 改变的数值也和发电出力大小、电源接入位置有关。按照相关标准, 并网以后, 公共节点的电压偏差应当与GB/T12325-2008相符。
2) 关于谐波注入。并网后, 许多电力电子转换器得到应用, 导致非线性负载明显提高, 进而使得电流波形、电网电压出现畸变, 最终引起谐波污染。转换器工作模式与该电源运行方式在很大程度上决定着谐波的阶次与幅度。在其并入较弱电网的时候, 将形成非常突出的谐波污染, 配电网的电流波形畸、电压波形不容易补偿。
1.5 电源运行的安全基础不强
具体来说, 其运行监控基本上通过光伏产权所有者来负责, 然而, 这些管理组织安全运行能力不强, 技术力量相对较低, 监管不到位。不仅如此, 还有未向电网公司报装的问题, 用户内部安装的容量与并网方案没有经过电网公司校核, 这就对电网调度及运行安全管理工作的顺利进行产生负面作用, 给双方留下一定的安全隐患。
1.6 大规模并网必须有较高的系统备用
分布式光伏电源规模相对较大时, 不容易对供需负荷的改变做出准确的预测, 尤其是白天不容易对光伏发电的出力进行预测, 对电力平衡造成一定的困难, 对并网后续规划的准确性产生影响。由于太阳光辐射变化具有一系列的特点, 例如波动性、随机性等, 使光伏电源输出功率存在非常大的波动, 而电站可控性相对较差, 并网gimme相对较大的时候, 电力系统安全运行必须具有较高的系统备用。
2 对策分析
2.1 进一步优化入网规划和运营监管
按照电站与电网安全运行的相关规定, 应当专门对并网展开更加细致的研究, 尤其应加强对居民用户光伏项目并网的探讨。对各个区域、各种装机容量、各个电压等级的光伏电源并网工程, 设计新型监控系统。加大与电科院的沟通与合作, 切实加强并网前的安全性评价与技术监督, 认真做好调试检测与电能质量评估工作, 针对并网所造成的电压、电流波形畸变等诸多方面问题, 必须安装合适的装置来抑制, 此外, 并网完成以后还应当在线实时监测电能质量。
2.2 进一步优化安全规程
按照并网运行的具体特点, 增加配电网检修工作过程中应当注意的问题, 进一步改进工作程序, 在第一时间内对配电运维现场规程进行修订, 使其不断完善。主动对电源稳定安全运行的经验进行总结, 探讨确保安全性的关键技术, 切实优化有关安全工作规程。
2.3 严格并网设备安全技术要求
首先, 以10 k V并网的电源, 这种并网点必须便于进行安装, 同时还必须有明显断开点的开断设备, 电网侧必须可以接地;其次, 以220 V/380 V并网的电源, 这种类型的并网点必须便于进行安装, 还应有明显开断指示的开断设备, 在此基础上, 还应当配备漏电保护的开关;再次, 聘请有资质的机构负责开展并网点设备调试验收工作, 提供合格的报告。进一步对并网接口功能进行规范化处理, 认真进行测试, 避免具有离网运行时误合闸导致对外供电或非同期;最后, 安装在配电变压器低压母线处的反孤岛装置应与低压总开关、母线联络开关间应具备操作闭锁功能, 定期按照相关规范和标准对其加以核算, 确保其具有可靠的功能。
2.4 加强光伏电源公用电网侧安全管理
制定相关规范, 明确各项要求。首先, 将基础管理工作做到位。接入分布式电源的电网管理机构需要在第一时间内了解接入的具体状况, 对运行现状进行认真核实, 优化基础台账, 在分界位置布设相应的标识, 另外, 还需要明确标注在系统接线图上。现场设备必须配置醒目的操作指示, 以方便进行操作, 操作工作者必须熟悉现场设备及其运行方式, 确认正常以后才操作设备。其次, 规范检修程序。认真对并网后检修程序进行分析, 确定光伏电站配合操作程序, 充分保障检修工作过程中相关职工以及设备的安全。引入防孤岛运行装置与并网专用断路器, 且加大巡查工作力度, 在光伏并网安全运行中发挥作用。再次, 做好检修安全措施。在有分布式电源接入的系统开展停电作业时, 需要根据电力安全标准, 在工作区域中可能会来电的各侧做好各项安全措施, 例如挂地线、停电等, 以充分确保操作处在安全区域之中。要是用没有明显断开点的设备当做停电隔离点, 在这种情况下, 需要选择挂牌与加锁等方法来避免误送电。在220v/380v入户线上工作的时候, 禁止与导线的裸露段直接接触, 同时, 还需要采取相应的安全措施, 以避免相间短路。最后, 将停送电安全防护工作做到位。电网侧公司停电检修, 需要向有关用户告知停送电时间。由电网侧公司操作的设备, 需要告诉用户, 同时还需要选择挂牌、加锁等方式, 以避免发生误送电现象。
2.5 做好业主方的安全管理
利用供售电合同或并网协议等方法, 进一步清晰各方的安全责任, 切实加强对业主的宣传、培训, 明确规定他们必须按照调度指令行事, 明确设备操作权限与程序, 认真辅助电网将安全措施做到位。需要强调的一点是, 公网停电检修的时候, 禁止私自并网发电。
3 结语
综上所述, 近年来分布式光伏电源获得急剧发展, 运维、设计环节的规范不断优化, 但是这方面的经验相对较少, 今后应当注重电网安全运行与管理工作。
参考文献
[1]梁红军.光伏分布式电源并网对配电网的影响[J].技术与市场, 2013 (10) :93.
分布式光伏电源 篇2
分布式光伏发电项目管理暂行办法要点 • 总则 – 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； – 鼓励各类电力用户、投资企业、专业化合同能源服务公司、个人等作为项目单位，投资建设和 经营分布式光伏发电项目； – 分布式光伏发电实行“自发自用、余电上网、就近消纳、电网调节”的运营模式； 规模管理 – 对需要国家资金补贴的项目实行总量平衡和指导规模管理，不需要国
家资金补贴的项目部 纳入指导规模管理范围； – 下达各地区指导规模； 项目备案 – 能源主管部门依据本地区分布式光伏发电的指导规模指标，对实行备案管理； 建设条件 – 项目所依托的建筑物及设施应具有合法性，当非同一主体时，项目单位应与所有人签订建筑物、场地及设施的使用或租用协议，签订合同能源服务协议； – 设计和安装应符合有关管理规定、设备标准、建筑工程规范和安全规范等要求，承担项目设计、查咨询、安装和监理的单位，应具有国家规定的相应资质。采用主要设备应通过符合检测认 证，符合相关接入电网的技术要求。电网接入与运行 计量与结算 – 享受电量补贴政策的项目，由电网企业按月转付国家补贴资金，按月结算余电上网电量电费。– 在经济开发区灯相对独立的供电区同一组织建设的分布式光伏发电项目，余电上网部分可向该 供电区内其他电力用户直接售电； 产业信息监测 违规责任 • • • • • • •
总 结 • 国家布局为集中开发与分布式应用并举，更关注分布式发电市场 • 发挥“市场机制和政策扶持双重作用”应该是今后几年内光伏应用市场 的基调；目标可能浮动，但安装总量会加以控制； • “有序推进光伏电站建设”——希望稳定发展 – 真正实现“保障性收购”，着力解决“接入”和“限发”、补贴资 金到位慢三大问题可使大型电站效益改善； – 西部仍是重点、东部有望突破、路条依然难拿、投资相对旺盛； – 2013年估计实现装机4-5GW，2014年控制规模4-5GW。• “大力开拓分布式光伏发电”——希望重点突破、快速发展 – 政策密集出台，细节尚需补充完善； – 分布式光伏发电示范园区项目启动，但受“屋顶落实”和“融资方 式”两大难题影响，（也包括年底抢装因素对市场供应的影响）实 施进度必将后移； – 2013年估计实现装机2-3GW，2014年指导性规模预方案7-8GW。• 综上：2013年估计可实现光伏发电总装机7-8GW； 2014年期望可实现年 总装机10-12GW。（如果分布式发电的几个难点问题不能很好解决，该 分布式光伏装机目标实现难度还是比较大的）
分布式光伏电源 篇3
关键词：分布式光伏发电；关键技术；发展前景
中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
随着能源短缺与能源需求的矛盾日益突出，能源价格会不断升高，严重阻碍了社会发展的步伐，寻找可再生能源，走可持续发展道路迫在眉睫。太阳能作为一种最常见的可再生能源，不仅分布广，无污染，而且可再生，被国际上认为是最好的化石能源替代品[1]。
太阳能光伏产业作为可再生能源产业，引起了各国政府的重视和大力支持。很多国家正积极研究光伏发电技术，并出台分布式光伏发电的财政补贴等政策，以促进光伏产业的快速发展，来应对能源短缺现象[2]。
光伏发电技术是一项优化未来能源构成的高新发电技术，分布式光伏电站的快速发展将加速远程监控系统的开发和推进相关技术的市场需求。随着计算机网络技术和通信技术的快速发展，远程监控系统将成为一种重要的手段。
一、分布式光伏电站简介
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。是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。
二、分布式光伏发电特点
分布式光伏发电是一种新型的、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，就近使用，就近转换，就近并网的原则，以满足特定用户的需求，可以有效提高同等规模光伏电站的发电量，还可以降低电力在升压及长途运输中的损耗。具有以下特点：
一是输出功率相对较小，一般而言，一个分布式光伏发电项目的容量控制在数千瓦以内但小型光伏系统相比大型的投资收益率并不会降低；
二是污染相对很小，没有噪声，也不会对空气和水产生污染，环保效益突出；
三是可以在一定程度上改善当地的用电状况，但是分布式光伏发电的能量密度相对较低，并不能从根本上解决用电紧张问题，而且具有间歇性；
此外，还有安全可靠性高，抗灾能力强，非常适合于远离大电网的边远农村、牧区、山区供电，不需要远距离输送电力，成本低、效率高[3]。
三、分布式光伏电站监控体系结构
分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池阵列、光伏方阵支架、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜等设备，另外还有供电系统监控装置和环境监测装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件下，分布式光伏发电系统的太阳能电池阵列组件将太阳能转换输出的电能，经过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。
四、分布式光伏电站监控系统技术
分布式光伏发电倡导尽可能就地消纳，通过配电网接入电力系统，配电自动化系统需要对光伏发电进行监控和管理，以保证电网的安全可靠运行。分布式光伏发电一般在农村、牧区、山区，发展中的大、中、小城市或商业区附近建造，通常建在工业厂房、公共建筑以及居民屋顶上。这给分布式光伏电站的监控和管理都带来了挑战，我们可以通过远程监控来解决这一难题。
（一）通讯技术。分布式光伏发电系统的通信方式有多种类型。主要取决于城市中心、市区、郊区、农电等不同的地理位置。通信介质也分多种，包括：光纤、电力线载波、无线等方式。光纤通信具有容量大、传输距离远、抗电磁干扰、无辐射等特点，是市区配电网自动化首选的一种通信方式。随着光纤通信技术的不断普及和发展，其性价比也比较适中。无线方式通信实施比较方便，而且布置灵活，但容易受干扰。电力线载波通信方式比较适合农电及远距离线路，价格也相对便宜。
（二）监测系统的构成。由数据采集系统、数据传输系统、数据中心组成。数据采集系统应至少包括环境监测设备，电参数监测设备等。
1.数据采集。数据采集是指从传感器和其它待测设备等被测单元中采集需要的数据，送到上位机中进行分析、处理的行为。电压传感器用于采集光伏阵列的输出电压、蓄电池电压、逆变器输入电压、直流负载的输入电压。电流传感器用于采集光伏阵列的输出电流、蓄电池电流、逆变器输入电流、直流负载的输入电流。智能传感器用于采集逆变器的输出电压、电流、功率、功率因数。温度传感器和调理板用于采集室外、光伏组件和蓄电池的温度。辐照仪用于测量水平面的太阳总辐照度和光伏阵列表面的辐照度。
2.数据传输系统。电站数据监测系统中监测装置与数据采集装置之间、数据采集装置与数据中心之间的数据传输。根据分布式光伏电站、电力部门的不同情况选择相应的通讯方式进行数据传输，并确保数据传输的方便和安全。
3.数据中心。通过实现统一的数据定义与命名规范，集中多个光伏电站数据的环境。软件部分是整个监测系统的核心，从传感器采集得到的信息量将全部送至该部分进行数据处理和显示。提供了强大的图形界面，显示画面生动，一目了然。
五、我国分布式光伏电站发展现状与前景
中国光伏产业的发展曾过度依赖国外市场，尤其是欧洲市场，受欧债危机、欧盟及美国“双反”等事件的影响，国外市场持续低迷，中国光伏产业的持续发展也因此呼吁国内光伏市场的快速启动。
目前分布式光伏发电已被广泛应用在家庭供电、道路照明、景观照明、交通监控、大型广告牌、发电站，市场规模逐步扩大，呈现出广阔的市场前景。2012年12月19日，国务院召开常务会议提出要着力推进分布式光伏发电，鼓励单位、社区和家庭安装和使用分布式光伏发电系统。在《关于申报分布式光伏发电规模化应用示范区的通知》文件中，将在每个省建设500MW分布式光伏的规模化应用示范区[4]，这是国内启动的至今最大的光伏项目，这些政策极大鼓舞了国内分布式光伏产业的发展，我国分布式光伏产业迎来了重大的挑战和机遇。
参考文献：
[1]陈晨，陈明明.太阳能光伏发电现状分析及发展方向[J].动力与电气工程，2013.
[2]王斯珍.我国已成为全球主要太阳能电池生产国[J].四川水利发电.2008（124）：14-15.
[3]王斯成.分布式光伏发电政策现状及发展趋势[J].太阳能，2013.
分布式光伏电源 篇4
关键词：光伏发电,小电源用户,入网问题
1 分布式光伏发电系统概述
随着我国对可再生能源研究的深入, 可再生能源的应用也开始在我国得以迅速普及。由于太阳能作为可再生能源具有零污染, 零功耗的优良特性, 所以其应用也受到社会中各行业的高度关注。在电力生产与供给领域, 分布式光伏发电技术充分利用了太阳能, 并实现了高效的电力供给。分布式光伏发电的核心是光伏组件的利用, 光伏组件在吸纳太阳能之后将太阳能直接转化为电能, 电能通过存储在固定装置中并为后期的电力输送提供能量。分布式光伏发电系统实现了发电和能源的综合利用, 并且提升了就近发电的发电效率与质量, 在提高同等规模发电厂的发电量的同时, 也有效解决了电力传输过程中的升压及运输损耗等问题。由于现阶段分布式光伏发电系统的输出功率较小, 并且能量密度较低, 所以在实际应用中通常将其与公共电网接入使用, 为发电系统附近的用户供电。
2 电网小电源客户特点分析
由于电网客户对供电可靠性要求的不断提高, 越来越多的客户选择小电源并网的方式实现供电, 小电源客户的入网及相关设备的配置与调试逐渐成为了光伏发电稳定运行的焦点。
在实际光伏发电小电源客户入网中, 较为常用的是380V和220V馈线向电网倒送电能的入网方式, 而随着小电源客户入网数量及其容量的不断增加, 光伏发电小电源客户入网时必须要结合小电源自身的特点, 并针对其电源特点制定与其相对应的入网方案和安全保障策略。为保障小电源的入网不影响光伏发电的正常运行, 光伏发电小电源客户入网时要在小电源入网联络线系统侧与小电源侧布置开关, 两开关在小电源接入光伏发电系统时协调作用, 使得小电源系统的运行能够与电网系统相融合, 进而有效实现双电源运行, 满足小电源客户的入网需求。为保证两开关能够稳定的进行协调与控制, 通常采用在小电源连接线路中配置三段式过流及重合闸保护的方式, 并通过在入网线路中增设方向元件, 以引导开关在正确方向上进行闭合控制, 防止其反方向误动。此外, 为防治光伏发电网络中的高负荷电力损坏小电源, 还要在安装小电源入网联络线时, 在其主网终端装设故障解列装置, 实现当光伏电网中电力过负荷时, 小电源快速可靠的自行解列。
3 光伏发电小电源入网问题及其对电力系统影响分析
(1) 小电源用户接入分布式光伏发电系统必须结合接电实际且满足我国最新颁布的《分布发电管理暂行办法》。在小电源客户在入网前首先要判定所接入光伏发电网络的电压等级, 并针对不同的电压等级接入对应的小电源系统, 光伏发电站通常分为小中大三种类型, 不同类型发电站对小电源的装机容量和电力荷载等都有着不同要求。为更为高效的实现对太阳能资源的开发与利用, 应依照我国对分布式光伏发电站的建设条例规定, 在用户所在场地或其附近安装用户端自主的电量上网系统, 并通过设立公共连接点的谐波电压和总谐波分量限制, 以保证小电源用户的电容量上限能够与电网相协调, 并保证其与光伏发电系统运行的协调与统一。
(2) 多小电源客户系统的接入, 首先带来的是电网系统的复杂化问题。分布式光伏发电小电源客户入网, 使得光伏电网的所覆盖区域中的电力负荷预测难度进一步增加, 这也改变了光伏发电系统原有的负荷增长模式, 使得负荷增长呈现出多样性, 导致分布式光伏发电电网管理与改造难度的提升。从分布式供电系统的电能质量角度分析, 小电源客户接入光伏电网会造成馈线上电压分布的改变, 并且不同小电源系统的容量与接入位置所造成的影响也是不同的, 多数小电源客户所采用的并网方式是通过逆变器接入电网, 而由于该接入方式中经常会要对电子器件进行闭合控制, 频繁的开通与闭合会产生大量电磁波, 进而造成谐波污染的产生。为有效处理小电源接入分布式光伏发电系统中的问题, 光伏发电公司应在小电源用户接入电网的同时, 遵循因地制宜, 分散布局以及就近利用的原则, 更为深入的开发出分布式光伏发电系统资源, 通过加强电力系统与小电源系统间的联系, 共同制定分布式发电项目管理的相关规定。在电源配置方面, 光伏发电站应进一步开发与建筑物结合的用户侧光伏发电技术, 通过缩短电源间的距离以减小小电源客户入网时造成的电压波动, 并且为提高入网连接点的供电效能。此外, 在光伏发电工程的建设中, 省级能源主管部门及其相关部门还应根据本地区的发电资源情况和需求, 编制出具有地区针对性的分布式发电综合规划, 且电网企业也应细化分布式发电并网的工作流程, 并通过进一步加强小电源客户和光伏电厂间的通信联系以保证服务质量, 提升接线入网的质量。国家有关部门及相关政策的支持, 为小电源客户的入网提供了较为便利的条件, 《分布式发电管理暂行办法》的颁布, 也进一步促进了光伏发电技术的应用发展, 加之入网小电源客户的增加, 更会为我国太阳能应用技术的发展带来全新动力。
4 结束语
随着我国对光伏发电技术研发的逐渐深入, 分布式光伏发电技术中的更多问题已得以有效处理, 而由于当下越来越多的小电源客户并网接入供电系统, 却为我国光伏发电系统的运行带来了新的问题。为有效控制小电源客户系统的接入对光伏发电系统造成的影响, 我国进一步加大了对光伏发电产业的投资建设, 并通过扩大分布式光伏发电系统的规模, 以提升供电系统的工作效能。此外, 我国还建立起了相应的电网建设补贴机制, 在国家相应法律的保障和技术的支持下促进分布式电网在小电源客户并网接入下的进一步完善。
参考文献
[1]张继伟, 方永春, 李军.交流变频电动钻机电控系统的完善[J].石油机械, 2010 (09) .
[2]崔家佩.分布式光伏发电系统继电保护与安全自动装置整定计算[M].北京.中国电力出版社.2010 (08) .
分布式光伏发电储能问题的研究 篇5
【关键词】分布式光伏发电 储能 比较 发展方向
一、引言
在目前众多可再生能源与新能源技术开发中，潜力最大、最具开发价值的是太阳能、风能等分布式能源。太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性，绝对的安全性，相对的广泛性，确实的长寿命和免维护性，资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。并网光伏发电是光伏发电的总趋势，并网光伏发电主要应用于荒漠的光伏电站和城镇的与建筑结合的城市化规模光伏发电，其中，城镇的与建筑结合的城市化规模光伏发电，即分布式光伏发电，将是未来城市建设与能源供给的一个重要途径。
但是技术和政策两方面的因素严重影响了并网式光伏发电的发展。为解决光伏并网在技术和政策上的问题，发展储能技术成了一个现实可行的办法。
二、国外储能市场快速崛起
随着各国对于光伏发电进行巨额补助，光伏上网电价与成本差距不断缩小，分散储能系统对于终端客户来说越来越重要。
目前，在光伏发电领域存储和消纳已经成为行业主要议题。以日本为例，2011年日本3.11福岛核事故以后，日本政府采取了“去核化”政策，日本核电逐步退出市场，而市场的反应是日本家用蓄电系统需求量快速上升。随着分布式光伏系统、屋顶系统及光伏农场的角色越来越重要，从2012年3月30日起，日本经济产业省对容量1kWh以上的蓄电系统给予1/3 的补贴，补助政策将在2013年底或支付额达到预算的 210 亿日元时截止。其市场规模到2020 年将达 450 亿日元，是 2010 年的 563 倍。
利用储能装置的蓄水池作用，将光伏发电的电能储存起来，再经过处理并入电网，既解决了光伏发电并网波动性的难题，提高了电能质量，也可以促进相关产业的发展。
三、中国储能市场快速跟进
近两年，储能在中国市场的热点应用集中体现在分布式发电及微网、风电场、光伏电站储能和电动汽车领域。
随着分布式光伏暂行办法、解决无电地区人口用电问题等政策的出台，国家开展了一系列的分布式微网项目，如西藏阿里光伏储能项目、青海玉树分布式光水蓄互补系统、东福山岛风光储柴项目、南麂岛微网项目等。储能在该领域的迅速发展，既是偏远地区无电人口用电问题亟须解决的迫切市场需求，也是中国政府产业政策推动的结果。
用户端“光伏+储能”的模式也是近两年的热点，用户可以实现能源的自给自足，削减电费，同时还可用作应急电源。该模式在日本和德国的市场比较成熟，比亚迪、力神等国内厂商的产品也成功打入了这两个海外市场。
储能在风电场和光伏电站领域的应用，主要体现在降低高比例可再生能源并网的不稳定性，提高可再生能源发电的利用小时数，有效解决严重的“弃风”“弃光”问题。
国家关于储能产业发展规划正在逐步建立中，应用示范的财政补贴也在逐步推进中。虽然还有许多问题有待解决，但在政府政策的支持下，在储能厂商、电力系统和有关科研院所的共同努力下，中国储能产业将得到持续不断的发展。
四、储能技术的比较
（一）磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。磷酸铁锂电池具有八大优势：安全性能好、使用寿命长、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保以及适用于动力电池。
（二）钒电池
一般称为氧化还原液流电池，是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池，简称钒电池。
作为当前储能的首选技术之一，全钒液流电池储能系统安全性高，在常温常压下运行时，电池系统产生的热量能够通过电解质溶液有效排出，再通过热交换排至系统之外；而且电解质溶液为不燃烧、不爆炸的水溶液，系统运行安全性高。
（三）飞轮储能
飞轮储能根据不同方式有很多应用，应用最广泛的是直接储存动能并应用动能，比如单冲程柴油机的飞轮。目前，尖端研究的方向是飞轮储存功能并转化为电能应用。飞轮储能装置与超级电容、电池等储能装置比较，其能量密度最大，但是功率密度比介于二者之间；超级电容的能量密度最小，功率密度最大；电池的能量密度介于二者之间，功率密度最小。同时，飞轮是纯物理储能，稳定可靠，对使用环境（温度、压力等）的要求低，然而它是三者中最昂贵的储能方式。
五、分布式能源储能的发展方向
基于对分布式能源特点和储能方式的研究，大规模分布式光伏发电储能设备必须满足三个基本要求：高安全性、生命周期性价比高及环境友好。
无论是化学电池储能方式还是纯物理储能，各有其优劣点。但是结合分布式光伏发电的特点，例如光伏发电系统受季节和日照高度影响，其生产的电能波动性很大，受整流和逆变的影响，电能质量不高，这就要求相关储能设备具有良好的可适应性、较长的循环使用寿命。钒电池与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术具有使用寿命长、环境友好、可以大规模发展、安全可靠等突出的优势，成为规模储能的首选技术之一，将在光伏储能领域具有广泛利用价值。
【参考文献】
[1]黄健.我国屋顶阳光发电的政策研究[D].杭州：浙江工业大学，2012.
[2]李芬，陈正洪，成驰，等.武汉并网光伏电站性能与气象因子关系研究[J].太阳能学报，2012，33（08）：1386-1391.
[3]金强，史梓男，李敬如，等.光伏发电项目的国民经济评价[J].电力建设，2013，34（11）：87-90.
光伏电源逆变器的设计 篇6
近年来,光伏发电技术有了广泛的应用,随着我国新能源法的颁布,光伏发电系统将在我国拥有更广阔的发展空间。逆变电源是光伏发电系统的重要部件,其性能对光伏系统的应用产生较大影响。目前,国内纯正弦波输出逆变电源主要采用工频变压器升压输出,为此,本文仍然采用“全桥逆变+LC滤波+工频升压”的逆变电源设计方案。整个系统设计分为SPWM波形产生电路、H桥驱动及逆变电路、欠压过流保护电路。在SPWM波形产生环节,本文采用脉宽调制芯片SG3525的为核心。由文氏桥振荡电路产生50Hz的正弦波基准信号。然后经过精密整流、放大等处理输入到SG3525的补偿信号端,从而输出SPWM波。最后进行死区延时,输入到驱动电路中。在驱动电路设计环节中,本文采用两片IR2110半桥驱动芯片构成全桥驱动电路。输出侧逆变电路中开关管选用耐压值高的MOSFET。然后经过工频变压器进行升压到市电,供家用电器使用。对输入、输出进行采样,实时监控是否欠压、过流,进行保护动作。最后,给出额定功率为500W(输入电压12V输出交流220V)的单相逆变器样机的试验波形。使用SG3525芯片利用SPWM调制技术实220V/50Hz正弦稳定输出。
2. 设计方案
2.1 SPWM调制电路
如果想要得到正弦电压的输出,就要使逆变电路的控制信号以SPWM方式控制功率管的开关,得到的脉冲方波输出再经过滤波就可以得到正弦输出电压。本系统方案通过SG3525来实现输出正弦电压,首先要得到SPWM的调制信号,必须要有一个幅值在1～3.5V且按正弦规律变化的馒头波,将它加到SG3525脚9,并与锯齿波进行比较,得到正弦脉宽调制波,实现SPWM的控制电路框图如图1所示,实际电路各点的波形如图2所示。
由50Hz文氏振荡电路产生50Hz正弦波(如图2中U1),再经过精密整流(如图2中U2),误差放大,加法电路(如图2中U3)。用来控制输出电压有效值和基准值比较所产生的误差信号,当电源输出电压发生变化时,会改变正弦信号的幅值,使得SG3525输出脉宽也发生相应的变化,于是就构成了一个闭合的反馈回路,能有效地稳定输出的波形,以达到输出波形的要求。基准50Hz的方波由50Hz同步方波产生电路产生,与SPWM信号经过时序控制电路产生四路驱动信号Q1、Q2、Q3、Q4。
2.2 驱动电路
驱动芯片选用IR2110,如图3所示。其中左上臂HIN_L、左下臂LIN_L、右上臂HIN_R右下臂与LIN_R输入信号分别是Q1、Q2、Q3、Q4,四路单极性的SPWM波形可以保证H桥臂的四个MOS管两两交叉导通,这样实现输出电流的反向,从而使输出端为交流的高频SPWM信号。原理图3中MOS管选用耐压值较高、开关速度较快的IRF540,IRF540的漏源耐压可达100V。为了保护其不被烧坏,必须在四只MOS管上加上四个散热片。HO、LO端的二极管使用开关管1N4148,实现自举电路的二极管用快恢复二极管。芯片工作电压为+12V,开关管D极电压也为+12V。
2.3 输出滤波器设计
输出滤波器将逆变器输出的脉冲宽度调制的功率脉冲转化为模拟电压。当逆变器的输出不加滤波电路时,其输出波形只是SPWM调制波,其中既包含了50Hz基波,又包含了高于50Hz的谐波。为了削弱高次谐波,就需要设置输出滤波器。
滤波器是一种具有选择性的四端网络,它允许某些频率信号通过,而不允许另一些频率信号通过。允许通过的信号频率范围称为通带,不允许通过的信号频率范围称为阻带,通带与阻带交界的频率称为截止频率。从H桥的输出为高频交流信号,要用工频隔离变压器对其进行变换,这就需要先将高频信号转换为50Hz工频信号,此部分通过LC滤波实现,也可当作以低通滤波器,与小信号电路的低通滤波器不同的是,逆变器的输出滤波器不仅要滤除不需要的高频分量,而且还要在滤除不需要的高频分量的同时,使通过的频带所传输的功率产生的损耗尽可能低。因此,传统的RC低通滤波器在这里不能应用。而需要采用几乎没有损耗的LC低通滤波器,如图4所示。它的设计原则是对50Hz低频呈低阻抗特性,基本不产生基波压降,而对高频分量呈高阻抗特性。
2.4 保护电路设计
为保证电力电子系统正常工作,除了合理设计电路之外,增设电路保护措施是很有必要的。这是因为在装置实际运行时,有许多随机出现的干扰信号。这些干扰会导致系统工作不正常,甚至损坏系统。在电力电子系统中,功率开关管的保护是必不可少的。功率开关管是整个设备正常工作的核心部件,同时也是最容易受损坏的元件。而对于由蓄电池供电的逆变电源而言,蓄电池也需要有必要的保护,因为蓄电池过度放电会损坏蓄电池本身。
针对本文设计的逆变电源,本文阐述在设计中对开关管和蓄电池采取的保护措施。在功率开关管的保护整个装置中,功率开关管是最易损坏的元件,电路中出现的过流会导致其损坏,应该具有相应的过流保护。对于由蓄电池供电的逆变电源而言,蓄电池过度放电会损坏蓄电池本身,当蓄电池电量不足时,应该相应欠压保护。
对于桥式逆变电路,如果发生桥臂直通短路或负载发生短路时,流过开关管上的电流迅速增大,若不采取措施在很短的时间内,功率开关管被烧毁。短路与过载是两种性质不同的故障状态,短路故障一经出现,装置就应该立即停止工作,因为短路电流在很短的时间内就会升到很高的幅值,可在瞬间损坏电路元件。对于短路故障必须立刻停机,这功能可以由串接在主功率回路中的快速熔断器实现。与短路故障不同,系统短时的过载属于正常工作状态,如果过载一发生就停机则不利于系统的正常运行。
同时采用几种过电流保护措施,提高可靠性和合理性,电子电路作为第一保护措施,快熔仅作为短路时的部分区段的保护,直流快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护,过电流继电器整定在过载时动作。
3. 结论
逆变技术是现代电力电子技术领域里最活跃的一个研究方向,它广泛应用于工业、国防和家用电器等生产和生活领域。传统的逆变器绝大多数为方波逆变器和准正弦波逆变器。这两种逆变器虽然电路结构简单,但输出的电能质量较差,谐波分量大。而数字化正弦波逆变器成本较高,因此,本文提出的这种结构简单,谐波畸变率低的正弦波实现方案。采用纯硬件方式实现对逆变器的控制以及各种保护功能,并通过仿真对各种控制方案进行分析对比,最后制造了一台样机进行了实验。
实验结果表明,光伏电源逆变器输出波形理想,直流环电压波动小。带载时,逆变器输出波形无大的畸变。由于脉宽调制芯片SG3525方法生成SPWM控制脉冲,逆变电路工作稳定。实验表明本设计对于小功率正弦波逆变器具有输出波形好、整机成本低、适应性强等特点。但是也有不足之处,采用工频变压器升压使得设备体积重量大、笨重,携带不便,功率密度不高。为了适应今后市场的发展,前级采用BOOST电路升压,高频逆变技术,后级逆变环节采用全桥电路,从而实现了直流输入,标准市电输出。采用高频升压变换、然后再全桥逆变是今后研究的方向。
参考文献
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一种光伏模拟电源的设计 篇7
1 太阳能电池的等效电路
为能清楚地描述电路的工作状态,往往将太阳能电池及负载系统用一等效电路模型表示,如图1所示[2]。
太阳能电池可表示为一个感光电流源和一个二极管的并联,由于电池材料存在缺陷和欧姆损耗,太阳能电池模型必须分别用串联电阻Rs和分流电阻Rsh表示这些损耗。根据电路理论,目前普遍使用的硅太阳能电池数学模型为
其中,I为光伏电池的输出电流;V为光伏电池的输出电压;Iph为太阳能电池光生电流;Ish为二极管饱和电流;q为电子的电荷量1.6×1019 C;Rs为光伏电池串联等效电阻;Rsh为光伏电池并联等效电阻;n为无量纲的任意曲线拟合常数;K为波尔兹曼常数1.3×1023 J/K;T为太阳能电池温度。
2 太阳能电池的输出特性
根据式(1)可将太阳能电池的I-V和P-V曲线表示出来,如图2所示。
可知I=f(T,V,S),S为日照强度。即太阳能电池的输出电压和电流特性与光照强度S和电池温度T有关。
由于温度和光照的变化,输出曲线实际上是形状相似的一系列曲线族。根据给定的光伏阵列在标准测试条件下提供的参数和输入的日照温度,计算当前的I-U曲线,以一定的时间间隔将其离散化成二维浮点数,将其存储在单片机的RAM中。由此给被测试器件提供一个可复现真实太阳能电池特性曲线的非线性电源。
3 系统总体设计
由于太阳能电池受外界影响较大,文中设计的基于整流滤波、开关电源和最大功率点跟踪的硬件电路。太阳能模拟电池的系统如图3所示。
通过整流滤波将220 V降压后经BUCK电路将其变为约60 V,后接负载。对主回路(开关电源)的电压进行采样送入误差比较放大器,将电流采样信号送入单片机,将单片机中存储与电流所对应的电压值,经D/A转换送至误差比较放大器作为基准电压,再经误差比较放大器反馈给主回路。使其能准确模拟U-I曲线,将最大功率点的电压、电流和功率显示出来。
4 主控电路设计
主控电路主要由整流滤波电路和开关电源两部分组成[3]。
4.1 整流滤波电路
整流滤波电路原理:整流电路利用单相导电性能的整流器件二极管将方向和大小均有变化的50 Hz交流电,变换为方向大小仍有脉动的直流电。滤波电路利用储能元件电容两端电压不可突变或电感两端电流不可突变的原理,此处采用电容滤波,再将电容与整流电路的负载并联,将整流电路中的交流成分大多加以滤除,从而得到较为平滑的直流电。
4.2 电源电路
稳压电源部分采用BUCK降压电路,对PWM的占空比控制则通过加电压反馈闭环回路来计算。如图5所示。
具体步骤为[4]:(1)对输出端进行电压采样,将采样信号送入误差放大器。(2)对输出端进行电流采样,在已知的单片机存储器中找出相对应的电压值作为误差比较放大器的基准电压,这可使输出电流和电压工作在预先设定的I-V曲线上。(3)将存储器中的电压和输出采样电压送入误差比较放大器,经过脉冲宽度调制原理,得到瞬时的脉冲。
加入误差比较放大可提高控制系统的灵敏度,使输出更为稳定。
已知 P=UI (2)
U=IR (3)
可知,功率与负载及电流有关。负载可通过硬件手动调节,而电流可经单片机调节,输出不同条件下的P-I和I-U曲线。即最大功率可看成一个有关I的函数
Pm=f(I) (4)
为对被测光伏逆变器的最大功率点进行跟踪测试,只需检测被测物的输出电流即可。
5 结束语
随着太阳能的广泛利用,文中所介绍的光伏模拟电源可通过用户所需参数以手工或通讯手段对装置进行设定,实时地计算出I-V特性曲线。该设计简便且成本较小,易于广泛使用。
参考文献
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分布式光伏发电市场发展 篇8
光伏发电是一类新兴的可再生能源发电形式, 是一种环境友好的发电方式, 不利用煤油等燃料, 绿色环保, 没有转动式组件, 维护简单, 其设计模块化, 决定了其业务范围变化自由, 根据现场的要求调整系统的能力和其他突出的优势。伴随着光伏行业的迅速发展, 已有诸多学者针对太阳能发电系统进行了详尽的研究[1]。
我国已明确提出了鼓励在中国东部地区修建能够与住宅结合的分布式光伏发电系统。因此, 未来的重要研究方向必定会落在分布式光伏发电行业上。在此背景下, 本文介绍了光伏发电系统的分类、系统程序、结构的主要组成部分和方式。
1 分布式发电定义
现在我国分布式能源系统的两个标准, 能源系统的定义:只要在35k V及以下电压的电网连接, 在20m W和下面的单体规模, 同一配电台区内被消纳电力可规划在同一类别分布区内[3]。实际上分布式更多定义的还是并网侧电压在10KV以下用户, 单个并网点在6MW以内并网时采用自发自用形式的分布式电源类别。
2 国内分布式光伏发电市场发展现状
2.1 自发自用余电上网
从406号的文本中, 分布式有两种类型的补贴, 即自发自利用互联网和基准价格补贴, 但基本上是前者应用更为广泛。根据能源局对分布式光伏发电按照电量补贴的政策通知文件, 现在大部分都是在自发自用的基础上再加上度电补贴, 如果有多发、用不掉的的电要余电上网, 那就是根据余电上网的价格再加上度电补贴。
2.2 全额上网
分布式光伏项目可选择三种模式:如果选择“全额上网”方式[2], 对应的光伏标杆电价为0.95元/k Wh;如果你选择自发自用, 互联网, 国家给予0.42元/千瓦时的价格补贴, 都自发自用, 基本电价为售电价格, 再加上国家电价补贴之和。
2.3 分布式政策补贴
一直以来, 我们所说的分布式光伏政策令人满意, 主要是指额外的地方政府补贴政策。事实上, 每一个省和县, 甚至一些地方的一些城镇, 为电力补贴的程度是一个相应的政策。
这些省份更多的是在一些地方光伏发电能力, 首先是消化的光伏发电能力, 第二个地方的清洁能源的比例有很大的好处。这是更多或从GDP能耗的比例, 在这些地区的清洁能源的比例, 政府认为, 使用一些补贴, 以鼓励市场, 促进市场的积极性。
2.4 分布式收益
2.4.1 自发自用比例
从能源行业的角度来看[3], 更关心的是自发自用。因此, 对于自然使用的发电厂, 最重要或关注的比例自发自用。如果该比率太低, 这将导致更多的收入从脱硫的煤炭价格, 而脱硫的煤炭价格比以前的价格购买电价低得多。因此, 我们在分布式的位置, 更多的是看当地的功率曲线和电力负荷曲线, 以尽量减少之间的差异, 所以我们将提高自住比例, 提高了我们的收益率。
2.4.2 依托基础的存续性
而收益其中的一个点, 就是依托基础的存续性。这可以分为两个方面, 一个是屋顶本身的存在[4], 即屋顶的承重和拆卸的问题, 另一个是, 业主可以生存25年不会跑掉。所以至少在20年的PPA可以保证收入。对于业主的生存, 我主要集中在是否业主的行业景气, 信誉的整体业务和使用的电气稳定性, 生产稳定, 是否为订单性生产。
3 国内分布式光伏发电市场发展趋势预测
(1) 地面光伏电站将在2年时间内到达发展瓶颈, 市场中心逐渐向分布式市场转移;
(2) 东面地面光伏电站可利用的土地快速消耗;
(3) 社会整体用电量增速下滑, 电源需要贴近用户需求侧并具备精细化调度能力, 分布式电源优势凸显, 其中利用形式最简便、最安全的形式即分布式光伏发电[5];
(4) 社会融资成本持续下降, 资产荒成为新常态, 电站20年不变稳定现金流成为稀缺资源;
(5) 分布式光伏电站的应收账款不稳定因素逐一解决 (走向全额上网时代, 实现补贴实时结付) ;
(6) 分布式电站运营数据逐渐健全, 光伏收益型保险出现, 各类“阳光贷”产品出现;
(7) 银行逐渐认可分布式光伏资产, 银行可贴现性产品和系统集成商短名单出现;
(8) 新电改带来的市场化效应, 为分布式光伏大规模走进小型工商业和户用屋顶奠定基础;
(9) 十三五配网改造的推进为分布式光伏参与售点和整个能源互联网的建设奠定硬件基础;
(10) 分布式光伏发电项目走向小型化, 在储能系统的配合下成为智慧能源的中坚力量;
(11) 社会资本流向符合大数法则的分布式光伏电站资产包的资产证券化产品;
4 结论
在国内不断鼓励发展分布式光伏发电的前提下, 本文对分布式光伏并网发电系统进行了综述性的描写, 分别介绍了我国光伏发电市场的定义标准、发展现状和发展前景。重点分析了分布式光伏发电市场的规划和实施情况, 为以后分布式光伏系统的设计提供了理论支持。
摘要：介绍了国内对分布式光伏的研究状况;分析了分布式光伏发电市场的历史和发展现状;总结了现有分布式光伏市场的价格补贴政策和收益情况, 并预测了光伏市场的发展前景, 为以后分布式光伏电站的设计提供理论支持。
关键词：光伏发电,分布式,光伏并网,上网电价补贴
参考文献
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分布式光伏电源 篇9
光伏并网发电运行能够降低网损、提高供电可靠性、节省投资,具有较高的经济和社会效益。为了使光伏电源在避免降低公共电网系统电能质量、可靠性及可控性的方式下运行,应对光伏发电系统接入配电网后的保护影响进行分析[1]。
随着光伏发电并网规模的增大,光伏电源接入配电网后将会改变配电网络的拓扑结构,可使其变为多端电源供电系统,因此,使得现有的基于单端电源系统设计的配电系统保护装置应作出相应的调整,否则将无法快速、准确地切除故障,而对配电网系统及其设备的安全稳定运行造成损害。本文通过算例模型仿真计算,对光伏电源并网后的配电网保护装置进行方案整合[2,3]。
1 光伏电源对配网保护的影响
1.1 配电网现有保护配置
目前我国中、低压配电网主要为单侧电源辐射型供电网络,配电网是单端电源供电系统,其电流、功率的方向是恒定的。相对于高电压大系统而言,其继电保护属于简单保护。对于非终端线路,馈线保护采用三段式电流保护与其他保护相结合,也即电流速断保护、限时电流速断保护,定时限过电流保护[4]。
1.2 光伏发电系统对配网保护的影响分析
光伏电源接入配电网后将会改变配电网络的拓扑结构,使得现有的基于单端电源系统设计的配电系统保护装置应作出相应的调整,否则光伏电源的接入将会使配电网的故障无法快速、准确地切除。
当系统中不接入光伏电源时,K1处故障时,保护2将先动作切除故障馈线,若保护2拒动,则应由其远后备保护3动作切除故障。K2处故障时,保护3将先动作切除故障,其下游无电源,从而延长了保护3的保护范围,实际切除了线路AD。K3处故障时,保护4流过系统侧提供的故障电流,将优先动作切除故障线路,不影响相邻线路的保护动作。
如图1所示,当光伏电源接在配电网馈线非末端母线B上时,光伏电源在故障发生前后可等效为恒功率模型,容量假定与故障时刻前的相同[5,6]。
(a)当K1处发生故障时,则保护2感受到由系统侧电源和光伏电源共同提供的故障电流,且随着光伏容量的增大而增大,同时保护3仅感受到系统侧电源提供的故障电流,由于光伏电源的分流作用,使流过保护3的故障电流小于未接光伏电源时的值。与光伏并网前相比,助增了保护2的故障电流,消弱了保护3的故障电流。使保护2的灵敏性增加、保护范围增大,优于保护3先动作。而使保护3的保护范围减小,有可能不会作为下游相邻线路的后备保护。
(b)当K2处发生故障时,保护3将优先动作切除故障,虽然系统侧不再向保护3提供故障电流,但光伏电源会继续提供故障电流,使得电弧不能立即熄灭,使得线路BD段变为孤岛运行。同时,为不使光伏电源自身保护动作退出电网,需加设保护与方向性元件,构成方向性电流保护。
(c)相邻馈线故障时,反向故障电流可能导致光伏电源所在馈线保护误动作。当K3处发生故障时,保护4感受到由系统侧电源和PV提供的故障电流,当其值大于不接光伏电源前的保护整定值,保护4的灵敏性提高。而光伏电源提供的短路电流流过保护3,当光伏电源容量较大时,反向电流可能会超过电流速断保护整定值,使保护3误动作。
1.3 光伏并网发电系统的孤岛保护
光伏并网发电的保护装置,一方面对光伏发电系统进行保护,防止孤岛效应发生;另一方面防止线路事故或功率失稳。
光伏电源保护装置都需具有反孤岛保护功能,必须在规定时间内(不超过2 s)检测到孤岛效应,并立即停止运行。在下列情况下,光伏并网保护装置可以满足要求:(1)输出最大发电量小于局部电网中最小负荷的1/3;(2)保护装置通过反孤岛测试;(3)保护装置安装点应具有最小功率流保护,若低于规定值,则保护动作使其断开连接;(4)采用一定的反孤岛方案。
2 算例建模
2.1 配电网模型
由分析可知,光伏电源所在馈线及相邻馈线发生故障时,对各馈线保护的选择性、灵敏性、可靠性有较大的影响。
如图2所示,搭建了含有光伏电源的配网模型,其中馈线3为单条馈线,表示光伏电源所在的馈线,馈线2为相邻馈线,馈线1等效除馈线2、3外的其他线路的并联。
系统侧电压选取10 k V配电网的额定电压10.5k V,即,系统基准容量SB=500 MV⋅A;系统阻抗SZ=(0.092+j0.126)Ω,负荷采用恒阻抗模型ZLD=(30+j15.7)Ω,馈线1、2、3的等效负荷阻抗为(30+j15.7)Ω。
2.2 光伏电源的PSCAD仿真模型
将光伏电源的控制策略维持故障前后输出的有功功率和无功功率不变,将并网后的光伏电源等效为恒功率模型。正常运行时,由潮流分布确定其电压、电流值;故障时电压降低,光伏电源提供的电流将升高,与电压值成反比。
由PSCAD/EMTDC搭建的含光伏电源的配电网模型如图3所示:馈线3上的光伏电源为一个三相交流电流源,光伏电源的容量S除以端电压Edg就可以得到光伏电源所输出的电流幅值[7,8]。
3 仿真分析
如图2所示:光伏电源接在馈线3的母线C处,故障K1~K5设在馈线不同地方,据此可分析光伏电源容量和故障点对系统各处电流、电压的影响[9,10]。
通过三段式电流保护整定原则对模型馈线保护进行整定。整定计算时模型不含光伏电源,通过PSCAD/EMTDC仿真计算出各段馈线末端故障时各处电流保护的整定值如表1所示[11,12]。
(1)光伏电源下游发生故障
对下游保护2的影响,如图2所示。选取线路DE出口6%处K2点发生故障时,由于光伏电源对故障电流起到助增作用,致使保护2的电流速断保护范围增加(有可能延伸到下一段线路),从而使保护失去选择性。
如图4所示是线路电流I2、Idg与电源容量S的变化关系曲线。当光伏电源接入母线C之后,随着注入容量S的增加,流过保护2的故障电流也随之增大,特别是当光伏电源容量S≥14.9 MVA时,流过保护2的故障电流超过保护2的电流速断整定值(1 985 A),也即此时K2处发生故障,保护1、2都将瞬时动作切除线路CD、DE,从而保护失去选择性。
如图5所示,当光伏电源并入电网后,下游K2处发生故障时,引起光伏电源接入点电压下降,线路电流增大,且I2的电流值要高于Idg的电流值,增大了保护2的保护范围。
(2)光伏电源上游发生故障
当K4处(AB线路末端)故障时,在故障点下游光伏发电将变为孤岛运行,与系统侧无关。故障时光伏电源除向负荷提供故障电流外还向其上游的故障点提供故障电流,上游供出的故障电流有效值用式(1)表示[13]:
通过Matlab计算并绘出电流有效值与光伏电源容量S的关系曲线如图6所示。
随着光伏电源注入容量S的增加,保护3流过的故障电流也逐渐变大,特别是当注入容量S>15.1 MVA时,保护3的限时电流速断才能动作;而当注入容量S>39.2 MVA时,保护3的电流速断保护才能动作。因此,光伏电源上游发生故障时,三段式保护将不能有效配合其形成孤岛。
如图7所示,当光伏电源并入电网后,若在上游K4处发生故障时,光伏电源接入点的电压将会下降,线路电流将会升高,且故障时Idg的电流值略高于I3的电流值,保护3在一定的光伏电源容量下进行动作。
4 结论
通过分析不同故障情况下光伏电源对系统各保护处流过电流的影响并与配网现有的整定原则比较,可以得知:
(1)光伏电源下游线路发生永久性故障时,光伏电源供出的助增电流可能会使其下游保护的保护范围扩大到下一段线路,失去选择性;同时会导致光伏电源上游保护的保护范围缩短。
(2)光伏电源上游线路发生永久性故障时,希望故障线路两侧均断开以切除故障,但光伏电源供出的电流不能使其上游的电流速断保护快速动作以隔离故障点。考虑在其上游线路末端加设保护和方向元件,使其能识别光伏电源上游故障点提供的故障电流。
结果表明,配网接入光伏电源后,电流保护按原有整定原则将不再正确反应于故障,需要重新整定动作电流和动作时限,并根据光伏电源注入容量实现保护的自适应整定。
摘要：针对光伏电源接入点处线路上不同区域的故障,对其馈线各处保护的影响进行了定性分析。利用PSCAD/EMTDC建立含光伏电源的配电网算例模型,在各种不同故障位置情况下,通过对传统配电网保护的影响进行仿真分析,计算并绘出光伏电源注入容量变化时,模型各处保护的电流与电压的变化情况。结果表明,配电网中接入光伏电源后,电流保护按原有的整定原则将不再正确反应于故障,需要重新整定动作电流和动作时限,并根据光伏电源注入容量实现保护的自适应整定。
分布式光伏电源 篇10
前言
发展分布式电源是国家保障能源供应、优化能源结构、治理环境污染、建设生态文明的重大战略部署。分布式光伏发电作为最有发展前景的一种可再生绿色能源，被世界各国公认为是目前利用太阳能的最好方式。
一、分布式光伏发电政策现状
近年来，国务院各部委为鼓励分布式电源建设制订了积极的政策，下发了若干意见及通知，明确了要积极开拓光伏应用市场、加快产业结构调整和科技进步、规范产业发展秩序、加强并网管理和服务、完善支持政策等措施。
1、大力支持用户侧光伏应用。开放用户侧分布式电源建设，支持和鼓励企业、机构、社区和家庭安装、使用光伏发电系统。对分布式光伏发电项目实行备案管理，豁免分布式光伏发电应用发电业务许可，所发全部电量纳入全社会发电量和用电量统计，并作为地方政府和电网企业业绩考核指标。
2、加强配套电网建设、完善并网服务。电网企业加强与光伏发电相适应的电网建设和改造，保障配套电网与光伏发电项目同步建成投产。接入公共电网的光伏发电项目，其接网工程以及接入引起的公共电网改造部分由电网企业投资建设。电网企业简化分布式光伏发电的电网接入方式和管理程序，为光伏发电全过程提供并网服务，优化系统调度运行，优先保障光伏发电运行，确保光伏发电项目及时并网，并全额收购所发电量。对分布式光伏发电项目免收系统备用容量费和相关服务费用。
3、完善电价和补贴政策。对分布式光伏发电实行按照电量补贴，根据资源条件和建设成本，制定光伏电站分区域上网标杆电价，通过招标等竞争方式发现价格和补贴标准。根据光伏发电成本变化等因素，合理调减光伏电站上网电价和分布式光伏发电补贴标准。根据光伏发电发展需要，调整可再生能源电价附加征收标准，扩大可再生能源发展基金规模。
二、分布式光伏发电设计选型
分布式光伏发电项目工程设计和施工建设应符合国家相关规定，并网点的电能质量应满足国家和行业相关标准。
1、电压等级选择。分布式光伏发电并网电压等级应根据装机容量进行初步选择，原则上是：8千瓦及以下可接入220伏;8千瓦～400千瓦可接入380伏;400千瓦～6000千瓦可接入10千伏;5000千瓦～30000千瓦以上可接入35千伏。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。
2、接入方式选择。分布式光伏发电可以专线或T接方式接入系统。专线接入，是指分布式光伏发电接入点处设置专用的开关设备（间隔），如直接接入变电站、开闭站、配电室母线，或环网柜等方式。T接，是指分布式光伏发电接入点处未设置专用的开关设备（间隔），如直接接入架空或电缆线路方式。
3、電能消纳方式选择。分布式光伏发电按照电能消纳方式，可分为全部上网、自发自用余电上网、全部自用三种，由用户自行选择。用户不足电量由电网提供，上、下网电量分开结算，电价执行国家相关政策。全部上网是指所发电量全部送入公共电网，电网企业负责全额收购所发电量。全部自用是指所发电量全部用于满足客户自身使用，不足电量由电网企业按当地销售电价向用户提供。自发自用余电上网是指所发电量优先满足用户使用，多余电量上网（执行分布式光伏发电价格政策，按照当地燃煤脱硫机组标杆电价由电网企业收购），不足电量由电网企业按当地销售电价向用户提供。这种模式实现了分布式光伏发电的就地消纳，多余电量卖给市电，不足电量由市电供给。电网企业最新规定：对于利用建筑屋顶及附属场地建成的分布式光伏发电项目（不含金太阳等已享受中央财政投资补贴项目），发电量已选择为“全部自用”或“自发自用余电上网”，当用户用电负荷显著减少（含消失）或供用电关系无法履行时，允许其电量消纳模式变更为“全部上网”模式。
三、RH公司案例研究
1、项目背景。RH公司是一家从事新能源产业的高科技公司，其分布式光伏发电项目建设规模包括光伏屋顶发电系统及相应的配套并网设施，全部采用固定式支架安装，使用1栋建筑屋面，面积约4万2。项目建设地年参考辐射量值约1478kW·h/m2，属于太阳能资源较丰富地区，具有良好的开发应用价值。
2、项目概述。RH公司分布式光伏发电总装机容量为4.6MWp，光伏发电机组分为2个1MW子系统和2个1.25MW子系统，每个光伏子系统连接一座1MVA或1.25MVA箱式升压变压器，组成子系统——箱式站单元接线，该单元接线将子系统逆变组件输出的0.28kV电压通过升压变压器升压至10kV，4台升压变压器的高压侧接至10kV母线，汇流后以10kV电缆线路接至公司10kV配电室10kV母线，并经该公司10kV专用线路并入电网企业的110kV 变电站主变10kV出口，电能消纳方式选用自发自用余量上网。
3、效益分析。本工程投产后，按照全电量电价补贴标准以及当地燃煤机组标杆上网电价收购价格测算，20年销售总额达7300万元，缴纳所得税1500万元，实现净利润约5500万元，工程的建设和运行给当地财政带来较大的税收收入。本工程投产后经测算，20年年平均发电量为545.71万kW·h，同燃煤火电站相比，每年可为国家节约标准煤550.6t，每年约减少SO2排放量163.86t、NO2排放量15.57t、CO2排放量4740.97t。本工程是绿色工程，从节约煤炭资源和环境保护角度分析，具有较为明显的经济效益、社会效益和环境效益。
四、结语