关键词：分布式光伏发电并网接入系统方案；概念；特点；孤岛效应

       光伏产业是全球能源科技和产业的重要发展方向，是具有巨大发展潜力的朝阳产业，也是我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。发展光伏产业对我国调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。为此2013年7月国务院、财政部相继下发了《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（国发〔2013〕24号）《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知 》（财建[2013]390号）两个文件，鼓励各类电力用户按照“自发自用，余量上网，电网调节”的方式建设分布式光伏发电系统。如果没有公共电网支撑，分布式系统就无法保证用户的用电可靠性和用电质量。下面，主要对分布式光伏发电概念、特点以及并网接入方案、并网技术难点及应对措施进行详细地阐述。 

       分布式光伏发电是指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式电源系统；目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在城市建筑物屋顶的光伏发电项目。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。如果没有公共电网支撑，分布式系统就无法保证用户的用电可靠性和用电质量。 

       1、输出功率相对较小，具有间歇性。 

       2、污染小，环保效益突出。分布式光伏发电项目在发电过程中，没有噪声，也不会对空气和水产生污染。 

       3、能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。分布式光伏发电在白天出力最高，正好在这个时段人们对电力的需求最大。但是，分布式光伏发电的能量密度相对较低，每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦，再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积的限制，因此分布式光伏发电不能从根本上解决用电紧张问题。  

       根据分布点面积大小和结构形式，将系统分成若干个大小不等的 光伏发电并网单元，每个光伏发电并网单元由若干电池板组件采用串 并联的方式组成的光伏电池组件阵列组成。光伏电池阵列接入光伏阵 列初级防雷汇流箱、直流配电柜后，通过线缆接入光伏并网逆变器逆 变输出低压交流电，接入升压变压器就地升压后就地接入用户侧并 网。  

       并网接入系统还需采用一套集中监控系统，在集控室实现对光伏 发电设备及相关电气设备的遥测、遥控和遥信，以确保光伏发电并网 接入系统在运行过程中的可靠及安全。监控系统介绍如下：  

       1、功能介绍  

       光伏系统数据检测、远传是采用太阳能专用工控机、环境监测仪、 数据采集器和显示装置及与其配套的太阳能专用监控软件来检测、远 传太阳辐射量、光伏组件直流输入电压、电流、温度、逆变器输入/ 输出电压及电流及输出计量和控制室温度等。  

       2、实时显示光伏电站信息包括光伏电站的当前发电总功率、日 总发电量、累计总发电量、累计 CO2 总减排量及每天发电功率曲线 图。  

       3、显示逆变器信息  

       4、显示环境信息  

       5、历史存储功能  

       6、处理功能  

       （1）模拟量处理  

       （2）状态量的处理  

       （3）电量处理  

       （4）计算及统计功能  

       7、控制功能  

       1、三相平衡：设计时根据太阳能电池组件布局，将接受太阳能 辐射强度相同区域内的太阳能电池板所发电通过逆变器将直流电能 转为与电网相同频率，同相位的正弦波电流，使得每一相上功率匹配， 三相平衡，安全可靠。  

       2、同步闭环控制功能：实时对外部电网的电压、相位、频率等信号进行采样并比较，始终保证逆变器输出与外部电网同步，电能质量稳定可靠，不会污染电网。 

       3、具有自动关闭与运行功能：逆变器实时对外部电网的电压、相位、频率，直流输入及交流输出的电压、电流等信号进行检测，当出现异常情况时会自动进行保护，断开交流输出；当故障消失，电网恢复正常时，逆变器回进行检测并延时一定的时间后，才恢复交流输出并自动并网运行，可靠性能良好。 

       4、保护功能：具有过压、失压、频率检测与保护、过载过流、漏电、防雷、接地短路、自动隔离电网。防逆流保护器有逆向功率自动检测与保护功能，并调节逆变器输出功率大小。 

       5、过压保护：压敏电阻+排气器  

       6、并网逆变器具有故障检测与报告输出功能：整个光伏系统所有并网运行的逆变器均设有故故障检测与报告输出功能。 

       因为整个光伏发电系统设有安全可靠防雷装置，同时设有直流防雷、交流防雷，光伏防雷接地光伏系统与主体防雷系统连接成一体，能有效防止雷击；选用的逆变器具有过压、欠压、过载过流、短路接 地、漏电保护，因而整个光伏发电系统具有所有这些保护功能，以保证系统与设备正常运行，确保人身安全。 

       正常情况下，光伏并网光伏发电系统并联在电网上向电网输送有 功功率，但是，当电网处于失电状态（例如大电网停电），这些独立的光伏并网系统仍可以持续工作，并与当地负载连接线处于独立运行状态，这种现象被成为孤岛效应。从用电安全和用电质量方面考虑，孤岛状况是不允许出现的。  

       孤岛效应对设备和人员安全存在重大隐患，主要体现在：一方面，当检修人员停止电网的供电，并对电力系统线路和设备进行检修时，如果并网太阳能发电系统仍继续供电，可造成人员伤亡事故；另一方面，当因电网故障造成停电时，若并网逆变器仍工作，一旦电网回复供电，电网电压、并网逆变器的输出电压在相位上可能有较大差异，会在瞬间产生很大的冲击电流，从而损坏设备。当电网失压时，防孤岛效应保护应在2s内动作，将系统与电网断开。 

       逆变器可采用两种"孤岛效应"检测方法，包括被动式和主动式两种。被动式检测方法指实时检测电网电压的幅值、频率和相位，当电网失电时，会在电网电压的幅值、频率和相位参数上，产生跳变信号，通过检测跳变信号来判断电网是否失电。主动式检测方法指对电网参数产生小干扰信号，通过检测反馈信号来判断电网是否失电。其中一种方法就是通过测量逆变器输出的谐波电流在并网点所产生的谐波电压值，通过计算电网阻抗来进行判断，当电网失电时，会在电网阻抗参数上发生较大变化，从而判断是否出现了电网失电情况。此外，在并网逆变器检测到电网失电后，会立即停止工作，当电网恢复供电时，并网逆变器并不会立即投入运行，而是需要持续检测电网信号在一段时间（如90s）内完全正常，才重新投入运行。 

       需要指出的是，任何一种孤岛效应的检测的方法均具有其局限性，要同时从电站管理上来杜绝检修人员伤亡事故的发生，当停电对设备和线路进行检修时，必须先断开并网逆变器。同时，逆变器均带有隔离变压器，使得逆变器的直流输入和交流输出之间电气隔离开来。直流侧的光伏组件阵列为"浮地"，正负极与地之间都没有电气连接，且逆变器在运行过程中，随时检测直流正负极的对地阻抗，从而保证逆变器直流侧的短路故障不会影响到电网。 

       综上所述，加强光伏发电系统并网技术的研究，有助于获取更大的用电可靠性和用电质量。