蔣小清

[摘 ?要]當今世界面臨著能源和環(huán)境的雙重危機，此時對新能源的開發(fā)和利用已迫在眉睫。其中，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，就是新技術的一項，并且利用了新能源。本文對屋式分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)組合電器和斷路器合理選用的進行了分析探討。

[關鍵詞]光伏發(fā)電系統(tǒng);組合電器;斷路器;合理選用

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）24-0002-01

1 概述

光伏發(fā)電系統(tǒng)是把太陽能轉化為電能的系統(tǒng)，是人類對太陽能這種儲量無限、干凈無污染、取用方便的新型能源的有效利用，光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成包括：太陽能電池板、蓄電池、太陽能控制器、逆變器，如圖1所示。

（1）太陽能電池板：光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏轉換裝置，把光能轉變成電能。

（2）蓄電池：光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能儲存裝置，把太陽能電池板轉化的電能儲存起來。

（3）太陽能控制器：光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制保護裝置，對系統(tǒng)的開關進行控制，對蓄電池的充電放電進行保護。

（4）逆變器：光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能轉化裝置，把蓄電池里輸出的直流電轉化成普遍使用的交流電，如轉換成220 V、110 V交流電。

國家有關部門也非常重視光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和分布式光伏發(fā)電的推廣，先后出臺包括《國務院關于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》（簡稱國發(fā)[24]號文）等多項政策法規(guī)支持和規(guī)范光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。其中《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出將太陽能發(fā)電等作為國家戰(zhàn)略新型產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展。

2、光伏系統(tǒng)在屋頂中的應用

將光伏組件安裝到屋頂?shù)奈恢媚軌虮M可能的避免遮擋，有利于接收太陽光。在安裝過程中要采用合理的結構以達到防雨防雪的目的。尤其是在降雪量較大的地方，屋頂?shù)钠露仍O計可能更為傾斜以避免大量積雪。光電組件應用到屋頂時，還要注意材料的選用，不僅要具有足夠的強度以抵抗冰雹等的侵襲，還要做好一定的防雷舉措，以防止雷電破壞電池板。

3 .屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成

3.1 屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的形式

根據(jù)系統(tǒng)的構成形式，屋頂分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)可分為集中式和組串式兩種。當光伏發(fā)電系統(tǒng)有多個屋頂及發(fā)電子系統(tǒng)組成時，系統(tǒng)裝機容量較大，需要進行升壓之后再送入配電網(wǎng)。兩者的區(qū)別在于：

（1）集中式先將多個光伏組串產(chǎn)生的直流電通過直流匯流箱匯集，然后通過功率較大逆變器統(tǒng)一逆變成交流電，然后再通過升壓變將電能送入用戶的配電網(wǎng)。適用于屋頂一致性較高，屋頂及周邊環(huán)境較好的情況。

（2）組串式則將若干光伏組串（一般6～8串）先通過小型逆變器逆變成交流電，然后再通過交流匯流、升壓變等將電能送入用戶的配電網(wǎng)。適用于屋頂一致性較差、屋頂及周邊環(huán)境較復雜的情況。

可以看出，無論是集中式還是組串式，光伏組串產(chǎn)生的電能都需要通過升壓變之后再送入用戶的配電網(wǎng)。也就是說，升壓變靠電網(wǎng)側的接入系統(tǒng)組成和構成是一致的。

3.2 屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)的電氣接入

當屋頂光伏系統(tǒng)有多個屋頂及發(fā)電子系統(tǒng)時，屋頂與屋頂之間的距離較遠，為了減少對原配電網(wǎng)架構和設備的改動，使用高壓電纜在升壓變高壓側將多臺升壓變T接（并聯(lián)），將電能匯集和統(tǒng)一后接入用戶的原配電網(wǎng)，如圖2所示，每兩臺升壓變通過高壓電纜T接匯流之后，統(tǒng)一接入開關站的進線柜，由開關站將4臺升壓變的電能匯集之后最后接入用戶原來的配電網(wǎng)。

3.3 升壓變高壓側開關設備

由圖2可以看到，升壓變高壓側的開關元件是組合電器（負荷開關+熔斷器），在開關站進線側采用斷路器作為開關設備，筆者覺得這是較合理的方案。但是有人認為升壓變高壓側出線應該采用斷路器而非組合電器作為開關設備，認為斷路器有更強的開斷能力、保護配置更豐富和靈活。雖然斷路器的確有更好的開斷能力，而且保護功能也比組合電器更強大和靈活，但是筆者認為此處采用斷路器屬于“性能過?！?，而且經(jīng)濟性較差。下面筆者分若干方面簡述為什么使用組合電器較為合理。

3.3.1 組合電器與斷路器的區(qū)別

組合電器由負荷開關及熔斷器組成。負荷開關指能夠在正常電路條件（也可以在規(guī)定的過載運行條件）下關合、承載和開斷電流以及在規(guī)定的異常回路條件（例如短路）下，按規(guī)定的時間承載電流的開關裝置;熔斷器指當電流超過給定值足夠長時間后，通過熔化一個或幾個特殊設計和相稱的熔體，斷開其所接入電路并分斷電流的裝置。

斷路器指能接通、承載以及分斷正常電路條件下電流，而且在規(guī)定的異常電路下（例如短路）也能接通、承載一定時間和分斷電流的機械開關裝置。

從上面的描述，可以了解斷路器無論在系統(tǒng)正常還是故障情況，都可以開斷回路;負荷開關僅可以在系統(tǒng)正常情況下開斷回路，而熔斷器可以在系統(tǒng)異常情況下通過熔斷自身實現(xiàn)開斷回路。因此從功能上說，組合電器和斷路器都可以在系統(tǒng)正常和故障情況下可靠開斷回路，將故障點與系統(tǒng)隔離。但是斷路器可合分次數(shù)較少、價格較高;熔斷器熔斷之后需要更改熔絲，但是價格相對低廉，負荷開關的合分次數(shù)也較多，因此在要求不高或需要合分閘操作較頻繁的情況下，使用組合電器會有更好的經(jīng)濟性。

3.3.2 故障在升壓變高壓側的情況

既然組合電器和斷路器都可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時切斷回路，隔離故障點，那么在升壓變高壓側電纜發(fā)生故障時情況會是怎樣？

從系統(tǒng)的潮流來看，升壓變兩端都是電源。低壓側有光伏發(fā)電系統(tǒng)作為電源，高壓側有用戶原來的配電網(wǎng)來的電源。因此，當故障點在升壓變高壓側電纜時，由光伏發(fā)電系統(tǒng)提供的短路電流將首先流過升壓變低壓側的低壓短路器，由低壓短路器開斷將光伏系統(tǒng)與故障點隔離;而用戶原配電網(wǎng)提供的短路電流將經(jīng)過開關站的出線斷路器、進線斷路器等斷路器，促使其跳閘隔離故障點。也就是說在升壓變高壓側出線故障點時，升壓變高低壓側的斷路器就已經(jīng)可以隔斷故障點從而保護系統(tǒng)，因此故障時在升壓變高壓側配置的斷路器一般不會動作，由組合電器作為設備檢修的開斷點即可。

若升壓變低壓側斷路器拒動，則組合電器的熔斷器則會熔斷作為后備保護隔離故障點;若開關站進線斷路器拒動，則開關站出線斷路器應該保護動作，將整個光伏系統(tǒng)連同故障點一并隔離。因此在升壓變高壓側配置組合電器即可滿足系統(tǒng)運行和保護的要求。

3.3.3 開關設備的保護整定

如果升壓變高壓側配置斷路器，由于斷路器保護功能齊全，要求整定的保護定值較多、計算較復雜，需要根據(jù)不同的保護與上下級的斷路器進行保護極差配合。而由2.3.2的分析可以知道，升壓變高壓側的斷路器在系統(tǒng)故障情況下作用不大，沒必要為此復雜化保護整定。而組合電器只需要整定功能單一的熔斷器即可，也能滿足系統(tǒng)運行和保護的需要，所以采用組合電器即可。

4.結束語

綜上所述，筆者認為在升壓變高壓側使用組合電器即可，不但可以滿足技術要求，更比使用斷路器有更好的經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1] 杜海江，楊明皓，丑麗麗，張澤軍.戶用風水光直流微電網(wǎng)控制策略與實現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學報.2011（08）.