中国工业园大型光伏屋顶电站的应用与研究

或光电建筑示范项目还是上网电价卖电。前者一般为用户侧并网，若有富余电力则将以本地脱硫燃煤电价由电网收购（前提是要保证电网全），后者则是全部上网并入10KV 及以上配电网，由电网以1 元/KWh 的价格（2011 年7 月后）收购。结合工业园区自身用电大户考虑，以用户侧并网为主导且申报金太阳补贴为最经济方法，即第二种和第四种。但第二种如何保证安全基础上利用剩余电力是设计的一个难点，第四种方法亦在合理分配自用与卖电比例，以及如何实施是它难点。

　　3.2.2 低压和高压并网方式

　　光伏电站并网有两种常见方式，即低压并网和升压并网。对于大规模屋顶电站其各自的优劣如下表：

表2 大规模屋顶电站其各自的优劣

　　若是用户侧并网，大型屋顶电站还必须对本地区域进行负荷预测与分析。

　　负荷分析可按变压器为单位，应包含以下几方面内容：设备总容量、变压器负载率、负载类型（感性、阻性或容性）、用电特性（1：连续工作制的设备或生产线；2：短时或周期制的用电设备；3：季节性的用电设备）以及空调负荷统计等。

　　根据负荷预测与原配电系统结构确定光伏子系统的接入位置与接入容量，保证在不逆流情况下最大化利用光伏发电。

　　3.2.3 接入位置与容量设计

　　光伏屋顶电站作为一个分布式电源接入原配电系统，其接入位置与容量将对原系统产生一定的影响。

　　首先分布式发电的接人必然会引起馈线中传输有功、无功数量和方向发生变化， 进而影响稳态电压分布，电压支撑由分布式电源的总出力决定，总出力越多， 与负荷的比值越高， 电压支撑就越大， 整体电压水平就越高。

　　通过模拟仿真可知，光伏屋顶电站如果接入配电系统母线（如变压器二次侧）出线，对线路电压分布的影响越小；如果较大容量接入在馈线中部， 局部极大电压也就出现在线路中部，同时，散布在馈线上的接入比集中在同一个位置对电压的支撑作用要大。

　　图3-1 分布式发电接入位置变化引起电压分布变化曲线

　　由此可知，如果屋顶电站以集中式单点方式并网，不能随意接入配电系统位置，应该接入母线上，但如果以分散多点并网接入，就电压水平而言，接入线路中后端（如二级和三级电柜）更好一些。但实际过程中，原配电系统的线路分布与光伏发电系统的地理间隔往往成为接入的阻碍，主要影响线路投资、甚至配电线路改造，以及传输带来的电能耗。

　　所以光伏系统以多大容量、分散还是集中形式接入原配电系统的节点位置，是大型屋顶电站的设计难点之一。

　　3.3 光伏并网带来的问题

　　此外，上一定规模的光伏系统还面临以下并网问题：

　　1、接入点电能质量的问题

　　1） 谐波问题。光伏电站一般都是通过电子逆变器接入电网，采用脉宽调制、斩波等技术的逆变器必然给电网造成谐波污染。

　　2）功率输出不稳定引起的电压波动问题。光伏电站的电能输出受太阳光强度变化而形成间歇性、周期性、随机性的特点，容易造成接入点电压的脉动以及输电线路潮流的波动，带来地区电网电压稳定性以及线路的逆潮流问题。

　　3） 直流分量。光伏电站有可能向电网注入直流，使变压器和电磁元件出现磁饱和现象，并使附近机械负荷发生转矩脉动。

　　2、光伏接入对配电网保护系统的挑战

　　分布式光伏电源及储能装置的接入，改变了配电系统故障的特征，使故障后电气量的变化变得十分复杂，使保护的工作原理和动作逻辑均变得异常复杂，传统的保护原理和故障检测方法将受到巨大影响，从而无法正常工作，这已经成为限制分布式发电供能技术进一步发展和应用的重要技术屏障。

　　3、改变了传统电网的运行管理习惯

　　分布式光伏电源的接入改变了传统配网电能计量计费方式以及与配网自动化系统的信息交互技术。特别是当光伏发电装机比例增加到一定规模时，因其出力的随机性间歇性等特点对电网的营运调度、调频策略等一个提出新的挑战。

　　3.4 用户侧并网剩余光伏电力问题

　　大型屋顶电站因其装机容量大，负荷具有时段性和间隔性（如长期节假日或车间停产等情况下），将会产生大量的剩余光伏电力，针对如何解决因负荷不匹配出现的剩余电力，有如下四种方式：

　　① 任其逆流。负荷区域消耗不完的电力将通过原配电变压器逆流至高压侧，原降压变压器变成升压变，其负面影响主要有二方面：一方面将影响高压侧电力系统故障特性，可能致使继电保护等装置误动或拒动；另一方面逆流将抬高原低压侧的电压水平，原400V 将升至440V 左右，将对低压侧所带负载产生一定的过电压影响甚至毁坏某些低压设备。

② 切除全部或部分光伏发电。采用逆功