俞琪

摘 要：光伏發(fā)電是具有可再生、綠色環(huán)保、發(fā)電系統(tǒng)建造靈活、光伏建筑集成的特點(diǎn)，本文介紹了分布式發(fā)電站設(shè)計(jì)的基本構(gòu)成，逆變器的特性，并網(wǎng)接入的分類，接地系統(tǒng)施工技術(shù)要求進(jìn)行研究分析。

關(guān)鍵詞：光伏電池;逆變器;接入;并網(wǎng);接地系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.130

1 分布式光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)的基本構(gòu)成

由光伏發(fā)電系統(tǒng)（光伏組件）、光伏逆變系統(tǒng)（匯流箱;光伏并網(wǎng)逆變器）、并網(wǎng)接入系統(tǒng)（升壓變壓器;并網(wǎng)接入柜（智能電表））構(gòu)成。

1.1 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要元器件

光伏電池主要由單晶硅或多晶硅生產(chǎn)而成。多組光伏電池串并聯(lián)形成光伏電池板。單晶硅太陽能電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，性能穩(wěn)定，但成本高。多晶硅太陽能電池具有成本低，轉(zhuǎn)換效率略低。由于光伏電池板的負(fù)電壓溫度系數(shù)，設(shè)計(jì)需考慮在最低環(huán)境溫度條件下，光伏組串的開路電壓滿足要求。

1.2 分布式光伏逆變系統(tǒng)

1.2.1 逆變系統(tǒng)常見的形式有三種

①集中式逆變器方案：光伏方陣、直流匯流箱以及逆變器是集中式逆變器結(jié)構(gòu)的主要設(shè)備，光伏組件經(jīng)過串并聯(lián)組合光伏方陣，經(jīng)逆變器將所產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變成交流電。

直流匯流箱→逆變（大容量逆變器）→升壓變

②組串式逆變器方案：運(yùn)用模塊化方法，將若干個(gè)太陽能電池組件串聯(lián)接一個(gè)逆變器，每串都具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能，在交流端并聯(lián)后并入電網(wǎng)。

逆變器（小容量多臺(tái)）→交流匯流（交流配電箱）→升壓變

③組串式+集中式組合方案：

設(shè)計(jì)前通過投資成本對(duì)比和發(fā)電量對(duì)比，來選擇在整個(gè)生命周期內(nèi)，哪種逆變器方案更有優(yōu)勢(shì)。

1.2.2 逆變器原理圖

1.2.3 逆變器保護(hù)功能

①短路保護(hù);②對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè);③逆變器輸出電壓監(jiān)測(cè);④逆變器輸出頻率監(jiān)測(cè);⑤剩余電流保護(hù);⑥交流輸出電流的直流分量監(jiān)測(cè);⑦反孤島保護(hù);⑧環(huán)境溫度監(jiān)測(cè);⑨直流過壓保護(hù)：DC二級(jí)防雷器（40KA）/AC二級(jí)防雷器;⑩過流保護(hù)、功率模塊溫度保護(hù)。

1.2.4 逆變器降額功能

當(dāng)模塊溫度或機(jī)內(nèi)溫度超過溫度上限，逆變器會(huì)逐漸減小輸出功率，直至模塊溫度恢復(fù)到正常范圍，逆變器的輸出功率才會(huì)逐步增加至額定功率。當(dāng)電網(wǎng)電壓過低時(shí)，逆變器會(huì)通過降額使得輸出電流在規(guī)定的范圍之內(nèi)，逆變器會(huì)逐漸減小輸出功率。

1.2.5 與逆變器相關(guān)的注意事項(xiàng)

①多臺(tái)逆變器不可共用一個(gè)斷路器;

②逆變器與斷路器之間不可接入負(fù)載;

③逆變器內(nèi)部裝有集成的綜合漏電電流監(jiān)測(cè)單元，逆變器可以區(qū)分故障電流與電容漏電流。逆變器檢測(cè)到大于允許值的漏電流時(shí)，將迅速與電網(wǎng)斷開。但是如果外部安裝了RCD或者漏電流開關(guān)，則其開關(guān)的動(dòng)作電流需為600mA或者更高;

④設(shè)計(jì)光伏陣列時(shí)，每路光伏組串電壓即使在最低溫度下也不超過1000V，否則將造成逆變器不可恢復(fù)性損壞;

⑤保證直流側(cè)最大短路電流在逆變器允許范圍內(nèi)，否則可能造成逆變器不可恢復(fù)的損壞;

⑥由于太陽光和環(huán)境溫度是動(dòng)態(tài)變化，為使光伏陣列能運(yùn)行于功率最大值，需進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），為了充分利用直流輸入功率，同一輸入MPPT的光伏組串應(yīng)結(jié)構(gòu)一致，包括相同的型號(hào)、相同的電池板數(shù)、相同的傾角、相同的方位角。

1.3 升壓及并網(wǎng)接入系統(tǒng)

1.3.1 分布式光伏接入系統(tǒng)分類

對(duì)于有升壓站的分布式電源，并網(wǎng)點(diǎn)為分布式電源升壓站高壓側(cè)母線或節(jié)點(diǎn);對(duì)于無升壓站的分布式電源，并網(wǎng)點(diǎn)為分布式電源的輸出匯總點(diǎn)。電源接入電網(wǎng)的連接處，該電網(wǎng)既可能是公共電網(wǎng)，也可能是用戶電網(wǎng)。分為兩大類：?jiǎn)吸c(diǎn)接入系統(tǒng)和組合接入系統(tǒng)。單點(diǎn)接入系統(tǒng)分為10KV接入（接入用戶10KV母線）和380V接入（接入用戶配電箱或箱變低壓母線）。10KV接入單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)參考容量為0.4-6MW;低壓380V接入單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)容量為20-400KW。

1.3.2 380V低壓側(cè)并網(wǎng)的要求

①并網(wǎng)計(jì)量柜與原有低壓柜母線（垂直母線）之間有明顯斷開點(diǎn);

②并網(wǎng)計(jì)量柜與光伏電源側(cè)（含逆變器和交匯流箱）之間有明顯斷開點(diǎn);

③原低壓系統(tǒng)如有分計(jì)量需從分計(jì)量下并入（防止重復(fù)計(jì)量）。

1.3.3 光伏并網(wǎng)計(jì)量柜

①置于配電所內(nèi);

②并網(wǎng)柜總開滿足（Q/GDW1972《分布式光伏并網(wǎng)專用低壓斷路器技術(shù)規(guī)范》和Q/GDW1973《分布式光伏并網(wǎng)專用低壓斷路器檢測(cè)規(guī)程》）具備失壓跳閘有壓合閘，失壓跳閘定值宜整定為20%UN、10秒，檢有壓定值宜整定大于85%UN（接入方案）;

③并網(wǎng)總開關(guān)光伏并網(wǎng)專用欠壓脫扣器電源取市電側(cè);

④計(jì)量倉需安裝雙向計(jì)量表和集抄。

1.3.4 升壓器的選擇

變壓器低壓側(cè)的額定功率需要滿足逆變器的輸出要求，且需要有中性點(diǎn)以及外接的中性導(dǎo)體。短路阻抗?jié)M足GB/T17468《電力變壓器選用導(dǎo)則》。

1.4 分布式光伏電站的接地系統(tǒng)

1.4.1 接地系統(tǒng)要求

①在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所有非載流金屬部件和設(shè)備的外殼都應(yīng)該接地（如光伏模塊的支架，逆變器外殼等）;

②單臺(tái)逆變器系統(tǒng)需要將“PE”電纜接地;

③多臺(tái)逆變器系統(tǒng)需要將所有逆變器“PE”電纜以及光伏陣列的金屬框架接至同一個(gè)接地銅排上，以實(shí)現(xiàn)成等電位連接;

④由于逆變器多為無變壓器型，要求光伏組串的正極和負(fù)極均不能接地，否則會(huì)造成逆變器無法正常運(yùn)行。

1.4.2 分布式光伏發(fā)電對(duì)電能質(zhì)量的影響

主要有電壓偏差、電壓波動(dòng)、諧波污染三方面的影響，一般在設(shè)計(jì)中有關(guān)光伏并網(wǎng)的功率補(bǔ)償和諧波治理，會(huì)預(yù)留有源電力濾波（功率補(bǔ)償）裝置安裝位置，待投運(yùn)后根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)再確認(rèn)是否增加有源電力濾波（功率補(bǔ)償）裝置。

2 結(jié)語

分布式光伏發(fā)電站具有靈活分散特性，具有自發(fā)自用，電網(wǎng)調(diào)節(jié)，余量上網(wǎng)的特點(diǎn)。但接入配電網(wǎng)之后將會(huì)一定程度上影響配電網(wǎng)，例如對(duì)電能質(zhì)量、諧波污染等。居民申請(qǐng)分布式光伏并網(wǎng)接入380V低壓將是今后設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。

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