3.2 大型屋頂電站并網(wǎng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

　　大型屋頂電站并網(wǎng)與諸多因素有關(guān)，設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，必須考慮的以下幾方面：

　　3.2.1 并網(wǎng)發(fā)電利用形式

　　一般來說，光伏電站主要有如下四種并網(wǎng)發(fā)電利用形式：

　　1）完全自發(fā)自用型+ 逆功率控制。即純粹的用戶側(cè)并網(wǎng)，并配置逆功率保護(hù)系統(tǒng)保證不向上一級(jí)電網(wǎng)供電區(qū)域逆流。

　　2）自發(fā)自用+ 剩余電力型。用戶側(cè)并網(wǎng)，但允許有多余光伏電力存在，并且采取相應(yīng)措施解決和利用這部分電力，確保電網(wǎng)安全基礎(chǔ)上得到最大經(jīng)濟(jì)效益。

　　3）全上網(wǎng)型。需要升壓接入配電網(wǎng)，由電力公司對(duì)其電力進(jìn)行全收購。

　　4）自發(fā)自用+ 上網(wǎng)型。整個(gè)電站系統(tǒng)中部分自發(fā)自用，部分升壓上網(wǎng)賣電。

　　不同的并網(wǎng)方式有不同的回報(bào)效益，項(xiàng)目投資初期應(yīng)根據(jù)政策支持方式，如申請(qǐng)報(bào)金太陽或光電建筑示范項(xiàng)目還是上網(wǎng)電價(jià)賣電。前者一般為用戶側(cè)并網(wǎng)，若有富余電力則將以本地脫硫燃煤電價(jià)由電網(wǎng)收購（前提是要保證電網(wǎng)全），后者則是全部上網(wǎng)并入10KV 及以上配電網(wǎng)，由電網(wǎng)以1 元/KWh 的價(jià)格（2011 年7 月后）收購。結(jié)合工業(yè)園區(qū)自身用電大戶考慮，以用戶側(cè)并網(wǎng)為主導(dǎo)且申報(bào)金太陽補(bǔ)貼為最經(jīng)濟(jì)方法，即第二種和第四種。但第二種如何保證安全基礎(chǔ)上利用剩余電力是設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，第四種方法亦在合理分配自用與賣電比例，以及如何實(shí)施是它難點(diǎn)。

　　3.2.2 低壓和高壓并網(wǎng)方式

　　光伏電站并網(wǎng)有兩種常見方式，即低壓并網(wǎng)和升壓并網(wǎng)。對(duì)于大規(guī)模屋頂電站其各自的優(yōu)劣如下表：

表2 大規(guī)模屋頂電站其各自的優(yōu)劣

　　若是用戶側(cè)并網(wǎng)，大型屋頂電站還必須對(duì)本地區(qū)域進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)與分析。

　　負(fù)荷分析可按變壓器為單位，應(yīng)包含以下幾方面內(nèi)容：設(shè)備總?cè)萘?、變壓器?fù)載率、負(fù)載類型（感性、阻性或容性）、用電特性（1：連續(xù)工作制的設(shè)備或生產(chǎn)線；2：短時(shí)或周期制的用電設(shè)備；3：季節(jié)性的用電設(shè)備）以及空調(diào)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)等。

　　根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)與原配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定光伏子系統(tǒng)的接入位置與接入容量，保證在不逆流情況下最大化利用光伏發(fā)電。

　　3.2.3 接入位置與容量設(shè)計(jì)

　　光伏屋頂電站作為一個(gè)分布式電源接入原配電系統(tǒng)，其接入位置與容量將對(duì)原系統(tǒng)產(chǎn)生一定的影響。

　　首先分布式發(fā)電的接人必然會(huì)引起饋線中傳輸有功、無功數(shù)量和方向發(fā)生變化， 進(jìn)而影響穩(wěn)態(tài)電壓分布，電壓支撐由分布式電源的總出力決定，總出力越多， 與負(fù)荷的比值越高， 電壓支撐就越大， 整體電壓水平就越高。

　　通過模擬仿真可知，光伏屋頂電站如果接入配電系統(tǒng)母線（如變壓器二次側(cè)）出線，對(duì)線路電壓分布的影響越小；如果較大容量接入在饋線中部， 局部極大電壓也就出現(xiàn)在線路中部，同時(shí)，散布在饋線上的接入比集中在同一個(gè)位置對(duì)電壓的支撐作用要大。

　　圖3-1 分布式發(fā)電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

　　由此可知，如果屋頂電站以集中式單點(diǎn)方式并網(wǎng)，不能隨意接入配電系統(tǒng)位置，應(yīng)該接入母線上，但如果以分散多點(diǎn)并網(wǎng)接入，就電壓水平而言，接入線路中后端（如二級(jí)和三級(jí)電柜）更好一些。但實(shí)際過程中，原配電系統(tǒng)的線路分布與光伏發(fā)電系統(tǒng)的地理間隔往往成為接入的阻礙，主要影響線路投資、甚至配電線路改造，以及傳輸帶來的電能耗。

　　所以光伏系統(tǒng)以多大容量、分散還是集中形式接入原配電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)位置，是大型屋頂電站的設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。

　　3.3 光伏并網(wǎng)帶來的問題

　　此外，上一定規(guī)模的光伏系統(tǒng)還面臨以下并網(wǎng)問題：

　　1、接入點(diǎn)電能質(zhì)量的問題

　　1） 諧波問題。光伏電站一般都是通過電子逆變器接入電網(wǎng)，采用脈寬調(diào)制、斬波等技術(shù)的逆變器必然給電網(wǎng)造成諧波污染。

　　2）功率輸出不穩(wěn)定引起的電壓波動(dòng)問題。光伏電站的電能輸出受太陽光強(qiáng)度變化而形成間歇性、周期性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，容易造成接入點(diǎn)電壓的脈動(dòng)以及輸電線路潮流的波動(dòng)，帶來地區(qū)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性以及線路的逆潮流問題。

　　3） 直流分量。光伏電站有可能向電網(wǎng)注入直流，使變壓器和電磁元件出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，并使附近機(jī)械負(fù)荷發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

　　2、光伏接入對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

　　分布式光伏電源及儲(chǔ)能裝置的接入，改變了配電系統(tǒng)故障的特征，使故障后電氣量的變化變得十分復(fù)雜，使保護(hù)的工作原理和動(dòng)作邏輯均變得異常復(fù)雜，傳統(tǒng)的保護(hù)原理和故障檢測(cè)方法將受到巨大影響，從而無法正常工作，這已經(jīng)成為限制分布式發(fā)電供能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的重要技術(shù)屏障。

　　3、改變了傳統(tǒng)電網(wǎng)的運(yùn)行管理習(xí)慣

　　分布式光伏電源的接入改變了傳統(tǒng)配網(wǎng)電能計(jì)量計(jì)費(fèi)方式以及與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的信息交互技術(shù)。特別是當(dāng)光伏發(fā)電裝機(jī)比例增加到一定規(guī)模時(shí)，因其出力的隨機(jī)性間歇性等特點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的營(yíng)運(yùn)調(diào)度、調(diào)頻策略等一個(gè)提出新的挑戰(zhàn)。