對分布式發(fā)電系統(tǒng)中光伏發(fā)電技術(shù)的研究

鞏婷婷

【摘 要】 化石能源的日漸枯竭，讓人們把視線很自然轉(zhuǎn)移到可再生能源領(lǐng)域。太陽能無疑是可再生能源中最具有開發(fā)潛力和發(fā)展前景的能源之一。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，分布式光伏發(fā)電日漸成為滿足負(fù)荷增長需求、減少環(huán)境污染、提高能源綜合利用率、提高供電可靠性的一種有效途徑。同時(shí)，中央政府各相關(guān)部門的高度重視，各種扶持政策的相繼頒布，都預(yù)示著分布式光伏發(fā)電的廣闊前景。

【關(guān)鍵詞】 分布式發(fā)電 ?光伏發(fā)電 ?電能質(zhì)量 ?孤島效應(yīng)

分布式發(fā)電通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)十兆瓦的小型模塊化、分散式、布置在用戶附近的，就地消納、非外送型的發(fā)電單元。分布式光伏發(fā)電特指采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的分布式發(fā)電系統(tǒng)[1]。它是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，它倡導(dǎo)就近發(fā)電，就近并網(wǎng)，就近轉(zhuǎn)換，就近使用的原則，不僅能夠有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，同時(shí)還有效解決了電力在升壓及長途運(yùn)輸中的損耗問題。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分為離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、多功能互補(bǔ)微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)[2]。

1 分布式光伏發(fā)電的特點(diǎn)及對電網(wǎng)的影響

1.1 分布式光伏發(fā)電特點(diǎn)

一是輸出功率相對較小。傳統(tǒng)的集中式電站動(dòng)輒幾十萬千瓦，甚至幾百萬千瓦，規(guī)?；膽?yīng)用提高了其經(jīng)濟(jì)性。光伏發(fā)電的模塊化設(shè)計(jì)，決定了其規(guī)?？纱罂尚。筛鶕?jù)場地的要求調(diào)整光伏系統(tǒng)的容量。一般而言，一個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的容量在數(shù)千千瓦以內(nèi)。與集中式電站不同，光伏電站的大小對發(fā)電效率的影響很小，因此對其經(jīng)濟(jì)性的影響也很小，小型光伏系統(tǒng)的投資收益率并不會比大型的低。

二是污染小，環(huán)保效益突出。分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目在發(fā)電過程中，沒有噪聲，也不會對空氣和水產(chǎn)生污染。但是，需要重視分布式光伏與周邊城市環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，在利用清潔能源的時(shí)候，考慮民眾對城市環(huán)境美感的關(guān)切。

三是能夠在一定程度上緩解局地的用電緊張狀況。分布式光伏發(fā)電在白天出力最高，正好在這個(gè)時(shí)段人們對電力的需求最大。但是，分布式光伏發(fā)電的能量密度相對較低，每平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率僅約100瓦，再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積的限制，因此分布式光伏發(fā)電不能從根本上解決用電緊張問題[3]。

1.2 分布式光伏發(fā)電對電網(wǎng)的影響

分布式光伏發(fā)電的大規(guī)模滲透對電網(wǎng)也會產(chǎn)生不良影響。其根本原因主要是我國的中、低壓配電網(wǎng)大都采用中性點(diǎn)不接地（或經(jīng)消弧線圈接地）系統(tǒng)，屬于單側(cè)電源輻射性供電網(wǎng)絡(luò)。而分布式新能源電站接入配電網(wǎng)，使配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，潮流和短路電流大小、流向以及分布特性均會發(fā)生改變。

一是電壓調(diào)解問題。原有的電壓方案不能滿足接入分布式電源后的配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)要求，因此必須評估分布式電源對配電網(wǎng)典雅的影響，研究新的調(diào)壓策略。

二是繼電保護(hù)問題。在線路發(fā)生故障后，繼電保護(hù)以及重合閘的動(dòng)作行為都會受到光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響，對基于斷路器的三段式電流保護(hù)的影響最為顯著。其影響主要為：導(dǎo)致本線路保護(hù)的靈敏度降低及拒動(dòng)、導(dǎo)致本線路保護(hù)誤動(dòng)、導(dǎo)致相鄰線路的瞬時(shí)速斷保護(hù)誤動(dòng)并失去選擇性、導(dǎo)致重合閘不成功等。

三是非正常孤島問題。電網(wǎng)中斷供電時(shí)，各個(gè)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仍在運(yùn)行，并且與本地負(fù)載連接處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為孤島效應(yīng)。盡管現(xiàn)在的光伏逆變器普遍采用了預(yù)測孤島現(xiàn)象和切斷電路的設(shè)計(jì)，但仍然無法完全避免在多個(gè)逆變器并聯(lián)的分布式光伏系統(tǒng)中，在多個(gè)逆變器相互影響的特殊情況下，出現(xiàn)無法探測到孤島現(xiàn)象的問題[4]。

四是電能質(zhì)量問題。分布式光伏發(fā)電通過電力電子逆變器并網(wǎng)，易產(chǎn)生諧波、三相電流不平衡，輸出功率隨機(jī)性易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變。

2 國家對分布式光伏發(fā)電最新政策及其發(fā)展前景

從2014年年初國家能源局印發(fā)的《國家能源局關(guān)于下達(dá)2014年光伏發(fā)電年度新增建設(shè)規(guī)模的通知》（國能新能〔2014〕33號）中來看，分布式光伏發(fā)電建設(shè)規(guī)模占800萬千瓦，超過建設(shè)規(guī)?？傤~的一半，可見國家全力支持發(fā)展分布式光伏發(fā)電，分布式光伏發(fā)電是未來光伏發(fā)電發(fā)展的重心。

2014年9月，國家能源局印發(fā)《國家能源局關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》（國能新能〔2014〕406號），通知中對分布式光伏的定義有了擴(kuò)展，將在地面或利用農(nóng)業(yè)大棚等無電力消費(fèi)設(shè)施建設(shè)、以35千伏及以下電壓等級接入電網(wǎng)（東北地區(qū)66千伏及以下）、單個(gè)項(xiàng)目容量不超過2萬千瓦且發(fā)電量主要在并網(wǎng)點(diǎn)變電臺區(qū)消納的光伏電站項(xiàng)目納入分布式光伏發(fā)電規(guī)模指標(biāo)管理，執(zhí)行當(dāng)?shù)毓夥娬緲?biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)。此舉將大大有利于我國中、東部地區(qū)建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，項(xiàng)目業(yè)主在這些地區(qū)建設(shè)分布式發(fā)電系統(tǒng)其投資回報(bào)率有了穩(wěn)定保障。從國家對分布式光伏表現(xiàn)出的全力支持的態(tài)度來看，屋頂問題、接入問題和貸款問題都將逐步得到解決，2015年分布式光伏發(fā)電將會有較快發(fā)展。

2014年11月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)建設(shè)的通知》（國能新能〔2014〕512號）。文件提及，在國家能源局已公布的第一批18個(gè)分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)外，增加了嘉興光伏高新區(qū)等12個(gè)園區(qū)，鼓勵(lì)社會投資分布式光伏發(fā)電應(yīng)用示范區(qū)。示范區(qū)將被優(yōu)先納入光伏發(fā)電的年度管理計(jì)劃;如果規(guī)模指標(biāo)不足，還可享受“先備案、后追加指標(biāo)”等政策;2015年底將完成30個(gè)示范區(qū)的建設(shè)，總規(guī)模達(dá)335萬千瓦。

在國內(nèi)分布式光伏發(fā)電發(fā)展受到阻礙時(shí)，積極加快分布式示范區(qū)建設(shè)是發(fā)展分布式的行之有效手段。我國東部地區(qū)不適宜建光伏電站，所以在東部電力負(fù)荷高的產(chǎn)業(yè)園區(qū)建立分布式光伏示范區(qū)，在解決工業(yè)園區(qū)的用電量較大問題的同時(shí)，又減少了污染，為節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)。

3 結(jié)語

大力發(fā)展分布式光伏發(fā)電應(yīng)用，不僅有助于轉(zhuǎn)變能源生產(chǎn)與消費(fèi)方式、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、防治大氣污染、建設(shè)生態(tài)文明、打造美麗中國，而且對于保障城鎮(zhèn)能源供應(yīng)、支撐新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、實(shí)現(xiàn)“新城鎮(zhèn)、新能源、新生活”具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]周志敏，紀(jì)愛華，等.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)與實(shí)例[M].北京：中國電力出版社，2014.

[2]嚴(yán)陸光，崔容強(qiáng).21世紀(jì)太陽能新技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.

[3]王立喬，孫孝峰.分布式發(fā)電系統(tǒng)中的光伏發(fā)電技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[4]朱永強(qiáng).新能源與分布式發(fā)電技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.