大力推進新能源的開發(fā)利用，建設網(wǎng)架堅強、開放互聯(lián)、高度智能的智能電網(wǎng)是未來電力工業(yè)發(fā)展的趨勢，建設分布式的光伏發(fā)電是電網(wǎng)和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。本文介紹了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)所要求的技術(shù)條件和要求，系統(tǒng)總體構(gòu)成及系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件和軟件技術(shù)方案，研究了系統(tǒng)各組成部分的基本原理及實現(xiàn)方法，為分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的實現(xiàn)提供了理論指導和實際參考經(jīng)驗。

近年來，隨著社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，世界各國都非常重視優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，在新能源開發(fā)利用方面大力推動分布式發(fā)電的技術(shù)應用與創(chuàng)新，而光伏產(chǎn)業(yè)是我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，因此大力發(fā)展包括光伏發(fā)電在內(nèi)的可再生能源已經(jīng)成為我國保障能源供應、治理環(huán)境污染、推動節(jié)能減排、應對氣候變化的戰(zhàn)略性選擇。

分布式光伏發(fā)電以分散的方式接入配電網(wǎng)，易于建設且環(huán)保效益突出，在一定程度上可緩解區(qū)域局部用電緊張狀況，并能避免大規(guī)模光伏電站對電網(wǎng)的影響及電網(wǎng)在長途輸送中的損耗。目前分布式光伏發(fā)電在全國處于發(fā)展初期，社會各界對分布式光伏發(fā)電認知度不高，因此需要在項目管理、系統(tǒng)設計研發(fā)、設備安裝、并網(wǎng)接入和運行監(jiān)管等多方面進行不斷實踐與完善。且隨著電網(wǎng)的日益復雜和智能電網(wǎng)的逐步發(fā)展，對光伏發(fā)電系統(tǒng)并入配電網(wǎng)的技術(shù)與要求也提出了新的挑戰(zhàn)。

1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)硬件設計

光伏發(fā)電系統(tǒng)設計要綜合考慮負載性質(zhì)、使用功率、當?shù)鼐暥群吞栞椪樟?、日照時間、溫度變化、蓄電池維持天數(shù)等各方面因素的影響。系統(tǒng)由太陽能電池方陣、充電控制器、蓄電池組、聯(lián)網(wǎng)逆變器、主(次)配電箱、公網(wǎng)計量表等組成。

1.1 太陽能電池組

目前廣泛應用的太陽電池組件是結(jié)晶硅組件，制作太陽能電池最理想的材料高純硅材料，當光照射到光伏元件上時，在基體硅材料上生成類型相反的摻雜層從而形成大面積的PN結(jié)，在PN結(jié)附近形成光生電場即光生電壓。在太陽能電池P-N結(jié)兩側(cè)的引出電極上接上負載，即有電流通過，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能。

分布式光伏系統(tǒng)總體性能的最關鍵的問題是使系統(tǒng)能最有效地利用太陽能資源，因此在組件安裝時應向陽光最充足的方向安裝，安裝傾角主要由安裝地域的經(jīng)度、緯度、最佳輻照量決定。

1.2 蓄電池

蓄電池作為系統(tǒng)的儲能設備，儲存太陽能電池方陣受光照時所發(fā)出的電能，當光照或太陽能電池組所發(fā)電量不足時釋放電能。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對蓄電池的要求主要與使用方式及當?shù)貧夂蛴嘘P，要綜合考慮蓄電池的額定容量、低溫放電和充電性能、充電效率和深放電后的恢復性能、使用壽命、海拔、電池組內(nèi)各單體電池的一致性，在選擇時要保證經(jīng)濟性與可靠性，選擇合適的型號和容量。

1.3 充電控制器

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池因日照影響會頻繁充放電，會出現(xiàn)過充電和過放電的現(xiàn)象，過充(放)電都會縮短蓄電池使用的壽命，光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用充電控制器來防止過充(放)電對蓄電池造成的損害。充電控制器通過控制太陽能電池組件向蓄電池充電的電流和電壓，達到控制電池組件對蓄電池的充電，并控制蓄電池和太陽電池組件對負載的電能輸出。選擇充電控制器時應注意系統(tǒng)電壓、輸入(輸出)最大電流、蓄電池過充(放)電保護門限等參數(shù)。

1.4 逆變器

太陽電池組件在陽光的照射下產(chǎn)生的是直流電，而發(fā)出的直流電需要通過逆變、控制、檢測、保護等過程才能并入電網(wǎng)，通常通過逆變器來實現(xiàn)。逆變器的控制主板采集來自太陽電池組件產(chǎn)生的直流以及電網(wǎng)側(cè)的電流和電壓采樣信號，經(jīng)過分析處理向驅(qū)動主電路發(fā)出控制指令，輸出正弦波電流，從而實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

1.5 配電設備和安全裝置

配電設備是分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)必不可少的組成部分，其包括母線和控制設備、保護設備、測量設備等用來接受和分配電能的設備，同時系統(tǒng)必須有防雷和接地設備以防止直擊雷。

2 分布式光伏系統(tǒng)軟件設計要求

分布式光伏系統(tǒng)的設計要對系統(tǒng)的運行情況進行預測，分析系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。統(tǒng)計計算系統(tǒng)負載的用電量和功率大小，計算太陽能電池方陣組的安裝傾角和表面輻射量，并對太陽能電池組件和蓄電池的容量進行計算以及對二者之間的優(yōu)化匹配進行設計。

3 分布式光伏系統(tǒng)接入配電網(wǎng)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)要研究兩者之間的交互影響，系統(tǒng)應具備抑制電壓波動和閃變的能力，配備的保護裝置能確保系統(tǒng)安全可靠穩(wěn)定運行。采用先進技術(shù)減少逆變器產(chǎn)生的電流諧波和直流分量，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。系統(tǒng)具有的孤島檢測技術(shù)能在緊急狀態(tài)下快速切除故障，及時恢復供電。

通過采用新技術(shù)參數(shù)和控制標準，結(jié)合相關的政策和法規(guī)解決分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)規(guī)劃和配電網(wǎng)負荷潮流的影響，保證光伏發(fā)電系統(tǒng)安全、可靠、高質(zhì)量運行。

4 總結(jié)與展望

本文對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的相關技術(shù)進行分析，提出了系統(tǒng)接入配電網(wǎng)的條件與考慮因素，為實現(xiàn)系統(tǒng)接入配電網(wǎng)提供了理論指導和實際參考經(jīng)驗。

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，未來的分布式光伏發(fā)電將通過與智能配電網(wǎng)的銜接，以智能化和網(wǎng)絡化的協(xié)同在線控制為發(fā)展方向，實現(xiàn)高度自愈、網(wǎng)架堅強的智能配電網(wǎng)的發(fā)展。而在配合配電網(wǎng)發(fā)展與建設的同時，如何最大程度發(fā)揮與實現(xiàn)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢，還需在實踐中不斷摸索前進。