3.2 大型屋頂電站并網設計難點

　　大型屋頂電站并網與諸多因素有關，設計非常復雜，必須考慮的以下幾方面：

　　3.2.1 并網發電利用形式

　　一般來說，光伏電站主要有如下四種并網發電利用形式：

　　1）完全自發自用型+ 逆功率控制。即純粹的用戶側并網，并配置逆功率保護系統保證不向上一級電網供電區域逆流。

　　2）自發自用+ 剩余電力型。用戶側并網，但允許有多余光伏電力存在，并且采取相應措施解決和利用這部分電力，確保電網安全基礎上得到最大經濟效益。

　　3）全上網型。需要升壓接入配電網，由電力公司對其電力進行全收購。

　　4）自發自用+ 上網型。整個電站系統中部分自發自用，部分升壓上網賣電。

　　不同的并網方式有不同的回報效益，項目投資初期應根據政策支持方式，如申請報金太陽或光電建筑示范項目還是上網電價賣電。前者一般為用戶側并網，若有富余電力則將以本地脫硫燃煤電價由電網收購（前提是要保證電網全），后者則是全部上網并入10KV 及以上配電網，由電網以1 元/KWh 的價格（2011 年7 月后）收購。結合工業園區自身用電大戶考慮，以用戶側并網為主導且申報金太陽補貼為最經濟方法，即第二種和第四種。但第二種如何保證安全基礎上利用剩余電力是設計的一個難點，第四種方法亦在合理分配自用與賣電比例，以及如何實施是它難點。

　　3.2.2 低壓和高壓并網方式

　　光伏電站并網有兩種常見方式，即低壓并網和升壓并網。對于大規模屋頂電站其各自的優劣如下表：

表2 大規模屋頂電站其各自的優劣

　　若是用戶側并網，大型屋頂電站還必須對本地區域進行負荷預測與分析。

　　負荷分析可按變壓器為單位，應包含以下幾方面內容：設備總容量、變壓器負載率、負載類型（感性、阻性或容性）、用電特性（1：連續工作制的設備或生產線；2：短時或周期制的用電設備；3：季節性的用電設備）以及空調負荷統計等。

　　根據負荷預測與原配電系統結構確定光伏子系統的接入位置與接入容量，保證在不逆流情況下最大化利用光伏發電。

　　3.2.3 接入位置與容量設計

　　光伏屋頂電站作為一個分布式電源接入原配電系統，其接入位置與容量將對原系統產生一定的影響。

　　首先分布式發電的接人必然會引起饋線中傳輸有功、無功數量和方向發生變化， 進而影響穩態電壓分布，電壓支撐由分布式電源的總出力決定，總出力越多， 與負荷的比值越高， 電壓支撐就越大， 整體電壓水平就越高。

　　通過模擬仿真可知，光伏屋頂電站如果接入配電系統母線（如變壓器二次側）出線，對線路電壓分布的影響越小；如果較大容量接入在饋線中部， 局部極大電壓也就出現在線路中部，同時，散布在饋線上的接入比集中在同一個位置對電壓的支撐作用要大。

　　圖3-1 分布式發電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

　　由此可知，如果屋頂電站以集中式單點方式并網，不能隨意接入配電系統位置，應該接入母線上，但如果以分散多點并網接入，就電壓水平而言，接入線路中后端（如二級和三級電柜）更好一些。但實際過程中，原配電系統的線路分布與光伏發電系統的地理間隔往往成為接入的阻礙，主要影響線路投資、甚至配電線路改造，以及傳輸帶來的電能耗。

　　所以光伏系統以多大容量、分散還是集中形式接入原配電系統的節點位置，是大型屋頂電站的設計難點之一。

　　3.3 光伏并網帶來的問題

　　此外，上一定規模的光伏系統還面臨以下并網問題：

　　1、接入點電能質量的問題

　　1） 諧波問題。光伏電站一般都是通過電子逆變器接入電網，采用脈寬調制、斬波等技術的逆變器必然給電網造成諧波污染。

　　2）功率輸出不穩定引起的電壓波動問題。光伏電站的電能輸出受太陽光強度變化而形成間歇性、周期性、隨機性的特點，容易造成接入點電壓的脈動以及輸電線路潮流的波動，帶來地區電網電壓穩定性以及線路的逆潮流問題。

　　3） 直流分量。光伏電站有可能向電網注入直流，使變壓器和電磁元件出現磁飽和現象，并使附近機械負荷發生轉矩脈動。

　　2、光伏接入對配電網保護系統的挑戰

　　分布式光伏電源及儲能裝置的接入，改變了配電系統故障的特征，使故障后電氣量的變化變得十分復雜，使保護的工作原理和動作邏輯均變得異常復雜，傳統的保護原理和故障檢測方法將受到巨大影響，從而無法正常工作，這已經成為限制分布式發電供能技術進一步發展和應用的重要技術屏障。

　　3、改變了傳統電網的運行管理習慣

　　分布式光伏電源的接入改變了傳統配網電能計量計費方式以及與配網自動化系統的信息交互技術。特別是當光伏發電裝機比例增加到一定規模時，因其出力的隨機性間歇性等特點對電網的營運調度、調頻策略等一個提出新的挑戰。