分布式光伏發電論文范文

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1光伏并網主要形式及安裝方式

目前光伏發電接入配電網主要有兩種形式，匯集接入和分散式接入。一般匯集接入時光伏發電規模較大，多臺光伏逆變器通過交流線路匯集于低壓母線，采用升壓變壓器升至10kV，利用專用線路接入變電站10kV母線或開閉站、環網柜等公共配電設施。分散式接入一般容量較小，主要接入用戶電網，以380V/220V并網，可以多個點接入。匯集接入和分散式接入各有特點，匯集接入便于管理，但是需建匯集（升壓）站，投資較大，對配電網電壓影響也較大，需要相應的調度控制措施；分散式接入時無需建匯集（升壓）站，投資少，對配電網電壓影響較小，但是接入點數量多，計量分散，維護復雜，不易控制。近年來在城市地區，建筑一體化光伏（BIPV，BuildingIntegratedPV）作為光伏發電的一種新形式，得到越來越多的關注。建筑一體化光伏就是將光伏發電材料安裝在建筑結構的外表面來提供電力。根據光伏材料與建筑組合的方式不同，可分為兩大類：一類是光伏材料與建筑結合，如嵌入式安裝的屋頂、外墻等；另一類是光伏材料與建筑集成，如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂等。在這兩種方式中，第一大類是最常用形式，特別是與建筑屋面的結合。由于光伏材料與建筑結合不占用額外地面空間，是光伏發電系統在城市中廣泛應用的最佳安裝方式，因而倍受關注。光伏材料與建筑的集成是BIPV的一種高級形式，它對光伏組件的要求較高。光伏組件不僅要滿足光伏發電功能要求，同時還要兼顧建筑的基本功能要求，目前造價較高。

2光伏發電消納新指標

光伏接入必然對配電網運行、監控帶來影響，電能質量、可靠性等指標也將發生變化，為了保證電網安全可靠，需要通過測算其滲透率合理估計配電網消納能力。傳統的滲透率是一個靜態量，指分布式發電并網容量與電網負荷的比值。分布式發電并網容量按照裝機容量計算，對于光伏發電即為峰值功率；電網負荷則按照最大負荷計算。滲透率在一定程度上反映了分布式發電與當地負荷的數量關系，對指導分布式發電規劃起到了一定作用，是保證電網安全運行的基本指標。但是在項目實際運行中，光伏等分布式發電的輸出由于受不可控自然條件（如光照、風力）存在時變性，而負荷也隨著類型不同體現了一定的時變周期規律，在某些特定時段將出現對電網最為不利情況。為了在時變周期內分析配電網對分布式光伏等電源的消納能力，測算線路、變壓器等設備可能承受的最大潮流。在配電網規劃中，一般根據負荷預測結果（規劃期最大負荷）選擇線路、變壓器等設備容量（體現極限傳輸功率），對于已建成多年未實施設備升級改造的區域，配電設備老舊且容量裕度有限，當分布式電源發電功率大量盈余時將產生大量返送功率，此時電網設備可能出現反向倒送大量電力，甚至反向送電導致設備和線路過載。因此，“光伏最大盈余發用比”指標反映了分布式光伏與當地負荷的動態消納關系，表征了電網所可能承受的最為嚴苛的運行情況，這是傳統的滲透率指標所無法反映出來的，更具有實際參考價值，對配電網可靠性評估和建設改造指導意義更大。

3典型建筑區光伏最大盈余發用比測算

要測算光伏最大盈余發用比，需根據實際情況，選擇某一供電區域，明確其供電方式、功率傳輸路徑和容量，分別擬合光伏發電及負荷特性曲線，通過對比計算該值。光伏發電可以采用理想日發電特性曲線，同時考慮四季差異；負荷特性曲線根據負荷性質不同分別擬合，可以按照不同類典型負荷曲線近似，考慮冬夏高峰情況差異，如有實際負荷曲線則優先采用。對于規劃中的項目，供電區域面積、建筑形式、負荷性質等要素確定后可以將發電與負荷折算為單位面積的密度值，對比時變特性曲線計算該值。具體步驟如下。

3.1典型功能區域發電功率密度測算

由于區域的功能類型不同，地塊容積率、建筑面積、樓頂面積不同，同樣占地面積內光伏安裝容量也不盡相同。測算典型功能區域內光伏最大安裝容量，與區域總占地面積做比，得到“功能區域發電功率密度”。

3.2典型功能區域負荷密度測算

根據不同類型建筑負荷的典型負荷指標，計算各類功能區域的最大負荷，與區域總占地面積做比，得到“功能區域負荷密度”。

3.3光伏發電及負荷特性對比分析及光伏最大盈余發用比測算

光伏最大盈余發用比測算如表3所示，普通居民住宅最大盈余發用比最高，大量剩余電力返送；高層住宅其次，部分剩余電力返送；商業、辦公建筑最大盈余發用比小于零，發電完全就地消納。特別是當光伏最大盈余發用比>1時，光伏發電功率部分時段大量送出，逆向潮流絕對值大于最大正向潮流。對已建成電網，如為單輻射供電模式，會出現設備過載，必須進行增容改造；如為雙輻射供電模式，電網裕度略大，但仍需要進行局部改造，這種情況應該引起足夠重視。因此在實際配電網建設過程中，應提前考慮分布式光伏接入可能，估算發用比指標，增加配電網裕度，預留接入能力。

4影響光伏最大盈余發用比的因素

從前述算例可以看出，影響光伏最大盈余發用比指標有以下幾個方面，包括發電功率密度、負荷功率密度、負荷特性、極限傳輸功率。對于具有特定建筑形式的區域，光伏安裝存在飽和情況，在某些因素影響下一般不會達到飽和，同時光伏發電具有較強的規律性，如存在偶然因素只會使發電減少，有利于發電消納。負荷情況相對復雜。首先其功率密度測算精度不易保證，在負荷估算、同時率取值等環節中往往存在較大的變化空間。此外，時變特性分析較難，由于受經濟、社會、突發事件等影響，不確定性很大。極限傳輸功率受設備及上級電網情況影響較大，隨使用時間延長，設備老舊，往往達不到設計時的載流量；而當地配電網整體水平也影響發電功率外送，在電網條件較好地區，其極限運行情況下電能質量一般能夠得到保證，否則易引起送端電壓升高的不利情況，危害用戶用電安全。因此，在光伏最大盈余發用比測算中應充分考慮各種因素，對于建設運營時間較長的供電區，其測算值可以取的保守以充分暴露電網和設備承受的風險，對于外送能力較強（雙回路供電、容量裕度較大等）區域，則可適當放寬。當測算值明顯超過區域電網接納能力時，應及時進行電網增容改造。

5結論

由于分布式光伏發電功率與當地負荷功率均為隨時間變化的量，采用“光伏最大盈余發用比”指標來校核光伏接入區域配電設備在極限運行情況下的可靠性更具有實際意義。光伏發電規劃中應充分考慮該指標并詳細測算。該指標也可以推廣應用于其他分布式電源接入配電網規劃設計，并根據實際情況進行測算。在分布式光伏示范區規劃和設計時，應該根據建筑形式和負荷類型估算光伏最大盈余發用比，對于該指標過大且改造困難的區域在光伏規劃中應嚴格限制其容量或采用相應技術手段來消除其對配電網和設備的危害。

作者：史梓男金強李敬如單位：國網北京經濟技術研究院