4.2.3 接入容量與負(fù)荷匹配分析

　　確立了基本的并網(wǎng)系統(tǒng)方案后，需要對(duì)用戶(hù)并網(wǎng)側(cè)進(jìn)行接入容量和負(fù)荷匹配分析，以驗(yàn)算并網(wǎng)方式的安全性和可靠性，根據(jù)統(tǒng)計(jì)負(fù)荷、地域分配和發(fā)電量綜合分析，得下表：

　　表4-2 光伏系統(tǒng)并網(wǎng)接入容量與負(fù)荷匹配

　　說(shuō)明：根據(jù)系統(tǒng)效率和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)值，實(shí)際的光伏交流輸出按光伏額定容量的90% 計(jì)算。

　　由上可見(jiàn)用戶(hù)側(cè)低壓接入的光伏容量都不會(huì)超過(guò)預(yù)測(cè)負(fù)荷，其交流輸出按所占原變壓器容量不超過(guò)62%，正常工作下光伏所發(fā)電能將全部被負(fù)載消耗掉，這保證了整個(gè)配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而且能做到確保負(fù)載率較低時(shí)，盡量不出現(xiàn)逆流現(xiàn)象。

　　4.3 解決方案與創(chuàng)新特點(diǎn)

　　4.3.1 電能質(zhì)量

　　為解決光伏電站并網(wǎng)的諧波問(wèn)題，在2# 廠房升壓站設(shè)置一套動(dòng)態(tài)有源濾波裝置，采用西班牙進(jìn)口動(dòng)態(tài)有源濾波器，對(duì)大小和頻率都變化的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，降低諧波率。

　　針對(duì)光伏電站出力瞬時(shí)變化性大而引起電壓波動(dòng)問(wèn)題，本項(xiàng)目創(chuàng)造性地引用削峰填谷的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)控制蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電調(diào)整節(jié)點(diǎn)能量變化波動(dòng)，從而穩(wěn)定其向外輸出特性。詳情請(qǐng)見(jiàn)第五章。

　　4.3.2 可調(diào)度性

　　對(duì)于10KV 并網(wǎng)電力上網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，建立強(qiáng)大的監(jiān)控系統(tǒng)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，不僅配置常規(guī)的光伏電站監(jiān)測(cè)信息量，發(fā)電量信息均通過(guò)光纖傳送至電網(wǎng)上一級(jí)變電站。為更好地響應(yīng)上級(jí)變電站的調(diào)度指令，本系統(tǒng)通過(guò)先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)控制每臺(tái)逆變器的功率輸出，調(diào)節(jié)其有功大小，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制有功輸出功能，而光伏電站常規(guī)的控制方式是在每個(gè)逆變器回路設(shè)置接觸器，通過(guò)二次系統(tǒng)控制其開(kāi)斷，這種方式的啟停往往對(duì)逆變器損害較大，且不能實(shí)現(xiàn)單臺(tái)逆變器的平滑調(diào)節(jié)，因此新型監(jiān)控方式的應(yīng)用才真正實(shí)現(xiàn)光伏電站的可調(diào)度性，繼而解決電站對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的不良影響。

　　4.3.3 逆功率控制系統(tǒng)

　　對(duì)于用戶(hù)側(cè)低壓并網(wǎng)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全是非常重要的，因此本工程設(shè)置了逆功率保護(hù)系統(tǒng)。本工程1，3，4，5# 廠房均為低壓并網(wǎng)，在每個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)均設(shè)置萬(wàn)能框架式斷路器，斷路器可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)控制其關(guān)斷，另在變壓器二次側(cè)低壓出線(xiàn)關(guān)口設(shè)置逆功率檢測(cè)裝置，當(dāng)一旦檢測(cè)到光伏發(fā)電大于負(fù)載用電時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)立即切斷并網(wǎng)回路停止發(fā)電（或?qū)⒌蛪翰⒕W(wǎng)部分切換至升壓系統(tǒng)），以保證電網(wǎng)和變壓器的安全運(yùn)行。

　　4.3.4 兩種運(yùn)行模式

　　對(duì)于工業(yè)園區(qū)不同生產(chǎn)時(shí)段實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行模式，以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　由上章分析可知本工程采取用戶(hù)側(cè)低壓并網(wǎng)和升壓賣(mài)電的綜合并網(wǎng)方式，且低壓部分設(shè)置逆功率保護(hù)裝置，為充分利用太陽(yáng)能資源，當(dāng)用戶(hù)側(cè)并網(wǎng)部分出現(xiàn)剩余電力時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)自動(dòng)切換的模式將其轉(zhuǎn)至升壓模式。

　　對(duì)于2# 廠房升壓并網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)園區(qū)用電量小時(shí)，應(yīng)盡可能多的將電力送上網(wǎng)；當(dāng)園區(qū)用電量大時(shí)，上網(wǎng)賣(mài)電價(jià)格比自身用電貴，應(yīng)盡可能多地將電力并網(wǎng)低壓網(wǎng)絡(luò)，在綜合考慮線(xiàn)路和設(shè)備投資成本情況下，本工程在2# 廠房升壓站設(shè)計(jì)250KW 光伏子系統(tǒng)雙電源自動(dòng)切換柜，當(dāng)廠區(qū)用電量大時(shí)，子系統(tǒng)在并在低壓電網(wǎng)，供2，4# 廠房設(shè)備供電（自用電比賣(mài)電貴）；當(dāng)廠區(qū)用電量小時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)將雙電源切換至升壓系統(tǒng)，子系統(tǒng)并在10KV 電網(wǎng)上賣(mài)電產(chǎn)生收益（比停止發(fā)電效益好）。

　　不同模式的切換使得電站系統(tǒng)能運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)收益最大化。

　　4.3.5 無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)

　　集中連片式光伏電站一般采取分散布置集中監(jiān)控的方式，即電站分若干子系統(tǒng)和發(fā)電區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由若干逆變器及開(kāi)關(guān)柜組成，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)是將所有逆變器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀、逆功率檢測(cè)裝置等通過(guò)485 通訊電纜連接起來(lái)送一至監(jiān)控中心，這種方式一方面增加大量電纜成本和施工工程量，另一方面?zhèn)鬏斁嚯x有限（485 有線(xiàn)傳輸一般為1200m），為解決上述兩大問(wèn)題，本工程設(shè)置珠海興業(yè)自主研發(fā)的無(wú)線(xiàn)通訊監(jiān)控系統(tǒng)。在每個(gè)發(fā)電區(qū)域配置一個(gè)光伏無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，通過(guò)485 通訊搜集逆變器和各類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)，空中發(fā)送至監(jiān)控中心的接收器，同時(shí)接受監(jiān)控中心指令，執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)監(jiān)控。

　　5. 智能微電網(wǎng)的必然選擇

　　通過(guò)第三章3.3 條可知，光伏電站等分布式新能源發(fā)電并網(wǎng)存在并網(wǎng)電能質(zhì)量低、可調(diào)度性差以及安全性能低等重大缺陷。

　　為解決上述問(wèn)題，由中國(guó)興業(yè)太陽(yáng)能技術(shù)控股有限公司研發(fā)了智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。它以交流母線(xiàn)為基礎(chǔ)，由光伏發(fā)電子系統(tǒng)、儲(chǔ)能子系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、光纖通信、各類(lèi)智能開(kāi)關(guān)儀表及負(fù)荷組成，智能微電網(wǎng)與大電網(wǎng)通過(guò)可控開(kāi)關(guān)連接，每個(gè)光伏子系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)容量的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)雙向逆變器與母線(xiàn)聯(lián)接，各類(lèi)儀表傳感器檢測(cè)電網(wǎng)、發(fā)電單元和負(fù)載運(yùn)行數(shù)據(jù)，將其輸送至監(jiān)控中心，由EMS 能量管理系統(tǒng)控制蓄電池的充放電，監(jiān)控中心控制整個(gè)微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。由其原理圖如下：

　　圖5-1 智能微電網(wǎng)系統(tǒng)原理圖

　　智能微電網(wǎng)的應(yīng)用，能成功解決光伏電站并網(wǎng)的如下問(wèn)題：

　?、?解決了光伏發(fā)電不穩(wěn)定性。微電網(wǎng)自帶的儲(chǔ)能系統(tǒng)能緩沖光伏發(fā)電因天氣原因引起的出力變化，當(dāng)光伏發(fā)電功率快速上升時(shí)，蓄電池系統(tǒng)拼命“吸入”能量，當(dāng)光伏發(fā)電功率快速下降時(shí)，蓄電池系統(tǒng)立即“釋放”能量，以阻止光伏發(fā)電功率變化過(guò)快，解決光伏發(fā)電輸出的不穩(wěn)定性。

　?、?改善了光伏電站并網(wǎng)的電能質(zhì)量。微電網(wǎng)能控制蓄電池和雙向逆變器單元，調(diào)節(jié)其向負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)提供的無(wú)功及有功功率，通過(guò)快速吸收和釋放大功率電能解決系統(tǒng)中如電壓聚升、電壓聚降等暫態(tài)問(wèn)題，從而達(dá)到穩(wěn)定電壓水平，提高電能質(zhì)量目的。

　?、?提高系統(tǒng)帶負(fù)載能力，減輕大電網(wǎng)的壓力。微電網(wǎng)系統(tǒng)還能根據(jù)負(fù)載需要調(diào)節(jié)儲(chǔ)能單元充放電，吸收尖峰負(fù)荷、減少電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響。同時(shí)，智能微電網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)置智能繼電保護(hù)裝置，系統(tǒng)內(nèi)的各類(lèi)保護(hù)裝置參數(shù)可由監(jiān)控中心調(diào)整與修改，從而減小分布電源接入對(duì)電網(wǎng)的故障特性的負(fù)面影響，并可通過(guò)光纖與上級(jí)電網(wǎng)通信，調(diào)節(jié)有功與無(wú)功輸出，實(shí)現(xiàn)光伏電站的可調(diào)度性。

　　由上可以預(yù)見(jiàn)，最終，智能微電網(wǎng)是大型光伏屋頂電站并網(wǎng)接入的必然選擇。

　　6. 結(jié)語(yǔ)

　　大型光伏屋頂電站是光伏發(fā)電應(yīng)用成功的典范，它對(duì)中國(guó)工業(yè)園和光伏業(yè)的發(fā)展都具有積極的推動(dòng)作用，具有良好的節(jié)能減排示范效益。本文就如題內(nèi)容結(jié)合光伏政策分析了大型光伏屋頂電站的研究意義，剖析了大型屋頂電站的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，特別是并網(wǎng)設(shè)計(jì)及對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的影響問(wèn)題，再以湖南九華示范區(qū)20MW 光伏屋頂及智能微電網(wǎng)項(xiàng)目工程為例，展述其設(shè)計(jì)思想與過(guò)程，總結(jié)方案的創(chuàng)新特點(diǎn)，最后介紹新型智能微電網(wǎng)與大型電站結(jié)合應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)希望能給今后中國(guó)大規(guī)模光伏屋頂電站的應(yīng)用給予一定的指導(dǎo)與參考作用，體現(xiàn)國(guó)家金太陽(yáng)項(xiàng)目良好的示范意義。