浅谈分布式光伏发电并网技术与实践应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈分布式光伏发电并网技术与实 践应用 【摘 要】随着工业化的不断增 长，能源消耗与环境保护之间的矛盾日 益突出，自然界的一次能源（石油、天 然气、煤炭）储量有限，已经不能解决 电力的长期稳定供应问题，同时还存在 严重的环境污染，积极开l 可再生的 绿色新能源迫在眉睫。太阳能是一种理 想的可再生资源，开发和利用太阳能， 有利于经济和社会的可持续发展。笔者 在课外实践活动中，走访了供电企业与 分布式光伏发电项目业主，现场参与了 屋顶光伏发电并网项目建设，完成了社 会实践论文。本文针对分布式光伏发电 原理、并网设计技术、实践案例分析进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 行了分析研究，论述了光伏并网发电项 目前景良好，意义深远。 中国论文网 /8/view-12934751.htm 【关键词】光伏发电 并网技术 实践应用 近年来，我国光伏发电装机容量 迅速增长，截至 2014 年底，国内光伏 发电累计装机容量 2805 万千瓦，年发 电量约 250 亿千瓦时。从长远来看，太 阳能是取之不竭，用之不尽，是一种理 想的可再生能源。据测算，我国国土面 积 2/3 以上的地区，每年的日照量都在 2000 小时以上，有巨大的开发潜能。同 时由于国家推行较高的发电补贴政策， 光伏并网发电成为精准扶贫、居民投资 增收的得力手段。用屋顶面积安装中小 型太阳能发电可以节约土地资源，是一 种方便可行的方法。为此，笔者倡导大 力发展屋顶太阳能光伏发电，并在课外 学习活动中进行了研究和实践。 1 光伏发电的原理及优越性 （1）光电转换原理：光伏效应 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 指光照使不均匀半导体或半导体与金属 结合的不同部位之间产生电位差的现象。 光伏发电的原理就是由光子（光波）转 化为电子，形成电压，建立电流回路将 光能量转化为电能量。 （2）光伏材料：光伏材料是将 太阳能直接转换成电能的材料，又称太 阳能电池材料，只有半导体材料具有这 种功能。目前可以制作太阳电池材料的 材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、 GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe 等。 用于地面并且已批量生产的有单晶硅、 多晶硅、非晶硅。其中我国已经投入商 业生生产的单晶硅、多晶硅，较经济且 常用的是多晶硅。 （3）分布式光伏发电系统指在 用户所在地附近，利用太阳能进行发电， 不以大规模、远距离输送电力为目的， 所生产的电力以用户自用、余量上网为 主要消纳方式的发电系统。现有的分布 式光伏发电包括并网型，离网型及多能 互补微电网等应用形式。光伏并网发电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 系统把光能转化为电能，不经过蓄电池 储能，直接通过光伏并网逆变器，把电 能送上电网。并网光伏发电系统由太阳 电池方阵、连接器、并网逆变器、电网 等部分组成。如图 1 所示。 （4）分布式光伏发电的优越性 主要有三个方面：一是系统相互独立， 安全性高；二是能源取之不尽，属清洁 能源，大大减小环保压力。三是土建和 安装成本低，可实现无人值守，维护成 本低；存在的主要问题发电量是受气候 环境影响较大。 2 光伏发电系统并网设计 分布式光伏系统并网设计主要考 虑因素的有并网模式、并网电压、并网 接入点、计量装置和安全措施等。 2.1 并网模式选择 分布式电源的并网模式有全部自 用、全额上网和自发自用余量上网三种 模式，用户根据自身特点，可以自行选 择。全部自用模式是指发电量全部用于 自用，不向电网输送，发电量不足时， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 由电网供电；全额上网模式是指发电量 全部输入电网；自发自用、余量上网模 式是指发电量先满足客户用电需求，剩 余电量向电网输送，发电量不足时，由 电网供电。 2.2 并网电压的选择 分布式电源并网电压等级可根据 装机容量进行初步选择，根据国家电网 公司相关设计规范，一般情况下，装机 容量 8 千瓦及以下接入 220 伏，8 千瓦 以上至 400 千瓦接入 380 伏，400 千瓦 以上至 6000 千瓦接入 10 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，若高低两级电压均 具备接入条件，优先采用低电压等级接 入。 2.3 并网点的选择 分布式电源与电力用户在同一场 所，发电量“ 全部自用、自发自用剩余 电量上网”，接入用户侧。分布式电源 与电力用户不在同一场所情况，接入公 共电网。为保证设备和人身安全，并网 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 点要有明显断开点和标志，安装专用开 关，明确指示开关是“ 合上 ”还是“断开”， 并在线路短路等故障情况下可以快速断 开故障电流，有自动检测电压功能，失 压时自动跳闸，电压恢复时自动合闸。 2.4 计费装置的选择 为准确计量发电量、上网电量、 下网电量（客户向电网购买的电量） ， 并网时应安装多功能电能表，并纳入供 电企业并网（发电）多功能电能表监测 系统采集相关发电量、电压、电流等及 日运行数据，方便及时发现设备故障。 2.5 安全装置的配置 在选择光伏发电装置和并网设备 时，应按照国家相关技术规范，制定有 效的安全措施，配置相关保护装置、防 雷装置、接地装置，保证在出现过电流、 过电压、失压、频率过高或过低、极性 反接、负载过重等异常或故障情况时， 能自动断开，有效保证设备和人身安全。 3 20 千瓦光伏发电项目（屋顶式） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 设计案例 某地 20 千瓦光伏发电项目资料 如下： （1）项目选址在农村住宅区， 采用屋顶式，占地约 180 平米，每千瓦 投资预算为 8000 元。 （2）太阳能电池组件选用多晶 硅材料，成本相对较低。并网逆变器采 用多组串逆变器，体积小、搬运和安装 方便。汇流箱选用智能光伏汇流箱，提 供防雷及过流保护，并监测光伏阵列的 单串电流、电压及防雷器状态、断路器 状态。 （3）采用 380 伏并网，自发自 用，余量上网模式，并网点选在用户侧。 在产权分界处配置双向多功能电能表， 用于计量上网电量和下网电量（电网向 用户提供的电量） ，在发电设备汇总处 安装电能表计量发电量（由供电公司安 装） ；用电负载前客户可以安装电能表 计量用电量，也可计算出用电量=（发 电量-上网电量）+ 下网电量。接线图如 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 图 2 所示。 注：图中 QF低压断路器 QS低压隔离开关 （4）光伏发 电项目益分析： 笔者对该电站 2015 年发电收益 进行统计分析如下： 发电容量：20 千瓦，本地区上网 电价为 0.3205 元/千瓦时，补贴电价为 0.42 元/千瓦时，建站成本为 159000， 累计年发电量 28956 千瓦时，上网电量 28501 千瓦时，自用电量 455 千瓦时。 年用电节约电费=自用电量自用 电价=455*0.477=217.04 元 年上网电费=上 W 电量上网电 价=28501*0.3205=9134.57 元 年补贴电费=总发电量补贴价格 =28956*0.42=12161.52 元 年总收益 =+ =217.04+9134.57+12161.52=2 1513.13 元 年收益率（%） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 =21513.13/159000=13.53% 笔者走访了供电公司和多家分布 式光伏发电业主，统计数据表明，即使 考虑每年 5%的设备折旧，分布式光伏 发电资金投入的年平均收益率依然可以 达到 7-10%。这个收益水平，高于同期 银行存款和理财的回报，具有较大的投 资价值。 （注：根据关于促进光伏产 业健康发展的若干意见 （国发 201324 号文）规定， “上网电价及补 贴的执行期限原则上为 20 年”。 ） 4 光伏发电的发展前景 分布式光伏发电的发展方向，与 政策的引导鼓励、技术发展、建设收益 等因素息息相关。笔者认为今后发展趋 势如下：一是向屋顶发展，不占用土地。 二是向农村发展，大规模布局农村光伏 扶贫项目、农光互补项目是政府及能源 主管部门明确的引导方向。三是向工业 客户配电网络内部发展