昌金銘

一 引言

我國(guó)光伏電池的產(chǎn)量已連續(xù)六年居世界第一。2011年全國(guó)光伏電池產(chǎn)量已達(dá)8GWp，累計(jì)裝機(jī)3GWp。目前，由于世界經(jīng)濟(jì)低迷，有關(guān)國(guó)家的光伏政策調(diào)整，我國(guó)以出口為主的光伏產(chǎn)業(yè)受到較大沖擊，這是光伏產(chǎn)業(yè)前進(jìn)中產(chǎn)生的困難。從能源資源、環(huán)境保護(hù)和發(fā)展低炭經(jīng)濟(jì)的要求看，光伏發(fā)電是重要的替代能源，國(guó)家已出臺(tái)《可再生能源法》、光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策、實(shí)施金太陽(yáng)工程等政策措施，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在迅速啟動(dòng)，光伏產(chǎn)業(yè)一定會(huì)克服各種困難，快速正常發(fā)展，成為國(guó)家新興的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。光伏發(fā)電將成為優(yōu)質(zhì)的可再生能源和重要的替代能源。

2006年我國(guó)開始實(shí)施《可再生能源法》。2009年以來(lái)為促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模化發(fā)展，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，發(fā)展可再生能源，國(guó)家制定了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策，啟動(dòng)金太陽(yáng)示范工程和光電建筑應(yīng)用示范工程。這些示范工程是利用大型工礦、商業(yè)企業(yè)以及公益事業(yè)單位、開發(fā)區(qū)和城市現(xiàn)有的屋頂，建設(shè)用戶側(cè)并網(wǎng)的光伏發(fā)電示范項(xiàng)目。根據(jù)國(guó)家的要求，這些項(xiàng)目所發(fā)電量以企業(yè)自用為主，多余電量可送入國(guó)家電網(wǎng)，因此，這些項(xiàng)目建成后必須就近并入電網(wǎng)，可將多余電量輸入國(guó)家電網(wǎng)。

二 光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù)

1 光伏電站的運(yùn)行特點(diǎn)和并網(wǎng)逆變器

光伏電站依靠陽(yáng)光照射產(chǎn)生直流電，必須依靠逆變裝置轉(zhuǎn)換為交流電，因此逆變器是光伏電站的重要設(shè)備，主要將光伏電站所發(fā)的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，同時(shí)具有相應(yīng)的保護(hù)功能、并網(wǎng)能力和最大功率跟蹤能力。

保證光伏電站的電能質(zhì)量，選擇技術(shù)性能優(yōu)良的逆變器是關(guān)鍵。逆變器輸出的正弦波電流所含的直流分量和高次諧波必須低于國(guó)家電網(wǎng)的規(guī)定指標(biāo)，以減少諧波對(duì)電網(wǎng)造成的污染；光伏電站輸出功率與日照、溫度、負(fù)載變化較大時(shí)，逆變器應(yīng)具有最大的功率跟蹤功能。

2 光伏電站的分類

國(guó)家電網(wǎng)對(duì)接入電網(wǎng)的光伏電站以接入的電壓等級(jí)分為大中小三種類型，由于光伏電站供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷不同，確定不同等級(jí)的光伏電站的容量也不盡相同。

大型光伏電站:通過(guò)66kV及以上電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的光伏電站。

中型光伏電站:通過(guò)10～35kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的光伏電站。

小型光伏電站:通過(guò)380kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的光伏電站。

3 光伏電站接入方式和原則

光伏電站接入公用電網(wǎng)一般有3種方式:

(1)大型光伏電站以專線接入電力系統(tǒng)的變電站，進(jìn)入公用電網(wǎng)，電壓等級(jí)通常在66kV以上；

(2)中型光伏電站以T接方式接入公用電網(wǎng)，原則是光伏電站的容量應(yīng)小于公用電網(wǎng)線路最大輸送容量的30%；

(3)小型光伏電站的容量等于或小于上一級(jí)變壓器供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷的25%，可直接接入380V配電電網(wǎng)。

4 光伏電站電能質(zhì)量要求

光伏電站經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)化后的電能質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家電網(wǎng)的有關(guān)規(guī)定。其電能質(zhì)量指標(biāo)主要包括電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變、電壓不平衡度，特別是高次諧波和直流分量等，國(guó)家都有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)予滿足。

5 光伏電站的技術(shù)要求

(1)功率要求:大中型光伏電站應(yīng)具有有功功率調(diào)節(jié)能力，根據(jù)系統(tǒng)指令可調(diào)頻、調(diào)峰和備用。同時(shí)還應(yīng)具備無(wú)功功率和電壓控制的能力，對(duì)于專線接入公用電網(wǎng)的大型光伏電站，還應(yīng)配置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。小型光伏電站無(wú)需具備無(wú)功功率和電壓調(diào)節(jié)能力，但需確定光伏電站合理的功率因數(shù)分別不小于0.95～0.98控制范圍。

(2)電壓要求:大中型光伏電站應(yīng)具備一定的低電壓穿越能力。

(3)安全與保護(hù)技術(shù)方面:光伏電站在并網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)側(cè)設(shè)置可操作、可閉鎖、靈敏可靠的保護(hù)裝置，如過(guò)電流保護(hù)、防孤島效應(yīng)、逆功率保護(hù)(專指不可逆的并網(wǎng)方式)及相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置等。

(4)防雷和接地:光伏電站是室外發(fā)電設(shè)備，必須具有符合規(guī)定的防雷接地裝置。

(5)通信和電能計(jì)量:大中型光伏電站與電力調(diào)度部門應(yīng)設(shè)置通信信號(hào)裝置。在明確上網(wǎng)電量和用網(wǎng)電量的計(jì)量點(diǎn)設(shè)置電能計(jì)量裝置。

三 光伏電站并網(wǎng)的難點(diǎn)

1 電力部門的難點(diǎn)

針對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的要求，國(guó)家法律已有明文規(guī)定。如《可再生能源法》就明確規(guī)定，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)依法全額收購(gòu)其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)可再生能源并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目上的電量，并為可再生能源提供上網(wǎng)服務(wù)。

國(guó)家電網(wǎng)公司2011年5月6日發(fā)布Q/GDW 617－2011《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》，取代于2009年7月發(fā)布的《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定（試行）》，說(shuō)明光伏電站接入電網(wǎng)的規(guī)定已列入國(guó)家法律，有法可依；在技術(shù)上有國(guó)家電網(wǎng)公司的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可循。但是還是有一些地區(qū)電力部門對(duì)光伏電站接入電網(wǎng)久拖不辦。筆者認(rèn)為原因如下:

(1)出于安全的原因，電力部門采取慎之又慎的做法。電力系統(tǒng)運(yùn)行安全第一，光伏電站容量小，即使數(shù)千瓦的小型光伏電站，對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也只是一個(gè)電源，或者說(shuō)是一個(gè)小型發(fā)電廠，顯然，光伏電站能否安全運(yùn)行，是電力系統(tǒng)關(guān)注的重點(diǎn)。同時(shí)，由于光伏發(fā)電裝置輸出功率隨光照強(qiáng)度的變化而變化，不能穩(wěn)定輸出電能，此外還有諧波、無(wú)功平衡等問(wèn)題，給系統(tǒng)的運(yùn)行、調(diào)度、通信和保護(hù)都增加了難度。這種非傳統(tǒng)電源打破了電力系統(tǒng)長(zhǎng)期形成的運(yùn)行方式，也給電力部門造成一定的壓力。

(2)光伏電站是一種全新的發(fā)電技術(shù)，雖然電力系統(tǒng)長(zhǎng)期以來(lái)積累了豐富的常規(guī)電廠的運(yùn)行技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)光伏電站接入電力系統(tǒng)后的穩(wěn)定運(yùn)行缺乏經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)?shù)赜譄o(wú)先例可行，只能多設(shè)門檻。電力部門往往給光伏業(yè)主提出一些超過(guò)國(guó)家電網(wǎng)公司規(guī)定的要求，如可接入380V用戶低壓側(cè)的光伏電站，要求業(yè)主接入10kV以上的高壓側(cè)；可在用戶側(cè)就近接入配電電網(wǎng)或廠用配電房的光伏電站，要求業(yè)主增加數(shù)百萬(wàn)投資敷設(shè)數(shù)公里電力電纜接入電力部門的變電所。如此一來(lái)，既增加了光伏電站的資金投入，也不能確保是最安全的接入方式。對(duì)于大型光伏電站的接入，還必須考慮光伏電站的規(guī)模與用電負(fù)荷、電網(wǎng)規(guī)劃和電網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)。由于光伏電站日出而作、日落而息的運(yùn)行特點(diǎn)，電網(wǎng)必須考慮足夠的系統(tǒng)備用容量。

(3)認(rèn)識(shí)上的問(wèn)題。電力系統(tǒng)長(zhǎng)期來(lái)獨(dú)家經(jīng)營(yíng)方式，對(duì)火電、水電、核電等主力電源形成了一套安全完善、行之有效的運(yùn)行調(diào)度和管理模式，有些光伏發(fā)電容量不到系統(tǒng)的1%，基本可忽略不計(jì)。還有觀點(diǎn)認(rèn)為這些星星點(diǎn)點(diǎn)的網(wǎng)外電源，既不能解決電網(wǎng)容量不足的大問(wèn)題，又為調(diào)度、安全帶來(lái)一些“隱患”，卻沒(méi)有認(rèn)識(shí)到應(yīng)用可再生能源是國(guó)家發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、改善環(huán)境、節(jié)能減排、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。

(4)經(jīng)濟(jì)上，光伏電站聯(lián)網(wǎng)發(fā)電后會(huì)減少電網(wǎng)供電量，使電網(wǎng)公司減少部分經(jīng)濟(jì)收入，以及線損承擔(dān)等問(wèn)題。

2 光伏電站業(yè)主的難點(diǎn)

(1)技術(shù)、審批上的困難。大型光伏電站除少數(shù)國(guó)電公司涉足外，中小型光伏電站的業(yè)主往往是光伏組件制造商和非電力行業(yè)的投資者。這些業(yè)主缺乏電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行要求體會(huì)不深，技術(shù)上也不熟悉。這就造成了大型設(shè)計(jì)單位對(duì)光伏電站的接入設(shè)計(jì)不屑一顧，小型設(shè)計(jì)部門又缺乏能力，且要面對(duì)電力部門的層層審核，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。

(2)經(jīng)濟(jì)上存在的問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)政策，實(shí)施金太陽(yáng)工程和光電建筑應(yīng)用工程等措施。按照這些計(jì)劃，國(guó)家財(cái)政給予了較大的支持力度，但對(duì)于光伏業(yè)主而言要收回投資并取得盈利還是需要較長(zhǎng)的時(shí)間。而電力部門對(duì)接入的要求又設(shè)置一些不盡合理的門檻。如對(duì)可接入低壓側(cè)的小型光伏電站，一定要業(yè)主升壓接至10kV系統(tǒng)，能就近接入用戶側(cè)的光伏電站一定要業(yè)主升壓后鋪設(shè)數(shù)千米輸電線路接入系統(tǒng)的變電站，以一個(gè)1MW的光伏電站計(jì)算，投資往往要增加200～300萬(wàn)元，使光伏電站業(yè)主難以承受。

四 解決光伏電站接入電網(wǎng)難題的建議

1 發(fā)展光伏發(fā)電是國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略

首先要提高市縣電力部門對(duì)光伏發(fā)電是優(yōu)質(zhì)可再生能源的認(rèn)識(shí)，深入了解應(yīng)用可再生能源是國(guó)家長(zhǎng)期的能源發(fā)展戰(zhàn)略，是國(guó)家法律規(guī)定。市縣電力部門應(yīng)將光伏電站接入電網(wǎng)納入日常的工作議程，指定專人負(fù)責(zé)，并及時(shí)了解轄區(qū)內(nèi)新建的光伏電站，主動(dòng)幫助光伏電站業(yè)主完善電站接入的規(guī)定要求，認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)布的Q/GDW617－2011《光伏電站接入電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定》，不得擅自提高并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

2 建立電網(wǎng)企業(yè)考核制度

建立可再生能源考核體系，對(duì)電網(wǎng)企業(yè)實(shí)行可再生能源配額制，確保實(shí)現(xiàn)國(guó)家規(guī)劃目標(biāo)。制定電網(wǎng)公司可再生能源配額標(biāo)準(zhǔn)，每年由國(guó)家下達(dá)一定的可再生能源配額指標(biāo)，即本地區(qū)可再生能源必須達(dá)到的裝機(jī)容量和發(fā)電量，并將這一指標(biāo)納入電力系統(tǒng)的考核體系，使電力部門能積極主動(dòng)地吸納光伏電站，對(duì)完成配額指標(biāo)的電網(wǎng)企業(yè)給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)優(yōu)先調(diào)度光伏電站電量，全額收購(gòu)其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)光伏電站電量，并按國(guó)家和省核定的光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)，及時(shí)、足額結(jié)算款項(xiàng)。

3 進(jìn)一步完善光伏發(fā)電的并網(wǎng)技術(shù)

并網(wǎng)光伏電站在電能質(zhì)量、安全保護(hù)、通信系統(tǒng)等方面必須達(dá)到國(guó)家電網(wǎng)公司光伏電站接入電網(wǎng)的技術(shù)規(guī)定。特別是西部地區(qū)光伏電站的規(guī)模與用電負(fù)荷、電網(wǎng)規(guī)劃、電網(wǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)，使光伏電站達(dá)到可調(diào)控性，能滿足電網(wǎng)靈活調(diào)度運(yùn)行的需求。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)提高電網(wǎng)智能和儲(chǔ)能水平，增強(qiáng)吸納光伏電站電力的能力。

經(jīng)過(guò)有關(guān)部門的協(xié)調(diào)，電力系統(tǒng)和光伏發(fā)電業(yè)主的共同努力，光伏電站并網(wǎng)將不再成為難事。發(fā)達(dá)國(guó)家光伏電站并網(wǎng)已經(jīng)成為常態(tài)性的工作，我國(guó)也有法可依、有技術(shù)規(guī)定可行，相信只要電網(wǎng)企業(yè)積極一些，開放一些，光伏發(fā)電并網(wǎng)的難題一定會(huì)迎刃而解，成績(jī)斐然。