并网光伏发电范文

并网光伏发电范文（精选12篇）

并网光伏发电 第1篇

太阳能光伏发电就是利用太阳电池进行光电转换, 并把太阳电池方阵发出的直流电转换成符合入网标准的交流电与电网联结。光伏发电系统属于分布式发电系统的一种, 一般而言, 光伏发电系统并网与其他分布式发电系统并网给大电网带来的问题可能相同;但与其他分布式电源相比较, 光伏发电在时间周期和地理位置与大电网并网接入的方式有区别, 发电系统及控制系统特性等方面有其自身特点, 因此, 可以借鉴其他分布式电源并网方面的研究成果, 但仍然有必要研究光伏发电系统电网并网后大电网可能面临的问题及对策[1]。

1 并网光伏发电系统的特点及对电网的影响

并网太阳能发电系统由光伏组件、并网逆变器、计量装置及配电系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电力, 再通过并网逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位交流电流, 并入电网。并网太阳能发电系统具有清洁性、安全性、长寿命和免维护性、资源充足性及潜在的经济性等特点。文献[2]从时间周期性、气象条件、地理位置、光能转换效率偏低方面指出了太阳能的限制。这些限制使光伏发电并网后对电网带来了很大的影响。光伏发电功率输出受环境因素影响很大, 在微网中运行, 通过中低压配电网接入互联特/超高压大电网, 大规模并网将给整个电网带来深刻的影响[1]。

文献[2]介绍了并网光伏发电系统对电网的影响。除此之外, 并网光伏发电系统对配电网电压、频率以及配电网的保护与重合闸的影响也是不可忽视的[3]。

2 光伏发电并网研究的几种方法

目前光伏发电并网研究的问题主要是围绕这些特点展开, 包括最大功率点跟踪 (Maximum Power Point Tracking, MPPT) 、逆变器的拓扑结构和控制方式、滤波 (降低谐波含量) 、无功补偿 (功率因数控制) 、孤岛检测等方面及其相互之间的协调配合, 侧重于以逆变器为核心的并网光伏发电系统设备设计与应用研究[1]。

对光伏发电MPPT研究较多, 如扰动观察法、增量电导法、模糊逻辑控制等, 这些算法有其自身的优越性, 并且能够实现数字控制, 但它们仅考虑控制策略本身的优化, 而未考虑整个系统的优化, 特别是将功率器件理想化, 忽略了开关器件的损耗。文献[4]中以两级式光伏并网发电系统为背景, 研究将软开关技术引入两级式拓扑结构的DC/DC变换器中, 采用改进型恒定电压跟踪 (CVT) 控制算法, 既能较好地实现最大功率点跟踪, 又能同时实现功率变换电路的软开关, 降低开关损耗, 从整体上提高系统效率, 并且工作稳定可靠。恒定电压跟踪 (CVT) 控制算法CVT即是控制光伏电池输出电压稳定在给定的峰值点处电压值附近, 达到最大功率点跟踪的目的, 其基本实现方法是通过闭环控制使光伏阵列输出电压保持在其最大功率点电压上。光伏DC/DC变换器作为光伏阵列与负载之间的匹配器, 可以通过改变占空比的大小来调节其工作状态。

文献[5]以十五电平逆变器为例, 研究了主从级联式多电平逆变器的SHEPWM控制方法, 提出了特定谐波消除脉宽调制SHEPWM方法具有的优点:1) 在一定的开关频率下, 输出波形质量最高;2) 在一定的波形质量要求的条件下, 开关频率最低, 开关损耗小, 效率高;3) 输出滤波器尺寸小, 而且易于设计;4) 通过把功率平衡约束方程式追加到SHEPWM非线性方程组中, 便于实现功率平衡控制等。由于并网逆变器的输出频率始终跟随电力系统的工作频率, 频率基本不变, 采用特定谐波消除脉宽调制SHEPWM方法时, 所需的初值存储表格和SHEPWM非线性方程组的建立与存储方法较为简单, 特别重要的是中高压、大容量并网逆变器对功率转换效率要求极高, 而SHEPWM方法最适合于高效率的功率变换。

3 结语

新能源光伏发电及其并网具有的特点, 给大电网的安全经济运行、优化控制和电能质量保证等方面带来了新的问题。目前的电网运行控制理论与技术还不能完全适应光伏发电大规模并网后的新要求, 支撑光伏发电接入公共电网运行的监测、保护与控制、计量装备亟待开发, 迫切需要健全技术标准与规范[1]。

摘要：首先对并网光伏发电系统进行了介绍, 然后对光伏发电并网对电网的影响进行了阐述, 并介绍了现在针对光伏发电并网问题的几种解决策略。

关键词：光伏发电系统,最大功率点跟踪,级联多变频逆变器

参考文献

[1]李碧君, 方勇杰, 杨卫东, 等.光伏发电并网大电网面临的问题与对策[J].电网与清洁能源, 2010, 26 (4) :52-58.

[2]叶漫红, 林日明, 蔡文.太阳能光伏电站入网方式探讨[J].江西电力, 2011, 35 (1) :5-8.

[3]刘永胜, 李题印, 包拯民, 等.基于PSCAD/EMTDC的并网光伏发电分析[J].浙江电力, 2011 (3) :6-10.

[4]方波, 白政民, 张元敏.基于FB—PS—PWM软开关技术的光伏发电MPPT研究[J].电力系统保护与控制, 2011, 39 (6) :71-75.

光伏发电并网接入的请示 第2篇

宁夏回族自治区电力（集团）：

江苏****新能源投资有限公司（以下简称“****”）是一家专注于清洁能源与新能源为主营业务的综合能源集团公司，是中国最大的非公有制电力控股企业，全球最大的光伏材料制造商。****自创立以来，始终秉承“把绿色能源带进生活”的理念，持续为社会提供优质的能源与服务，通过创新驱动、追求卓越，致力成为最受尊重的国际化清洁能源企业。二十多年来，****始终坚持创业、创新、争先、领先的企业精神，迄今已构筑起电力、光伏、天然气、金融等四大产业群，资产总额近1000亿元，共有包括****能源控股有限公司在内的控股的上市公司，员工超过20000人，是亚洲光伏产业协会主席单位。其中****新能源控股有限公司专注于光伏电站的开发,建设,运维一体化的专业公司，截止到2014年底，运维光伏电站超过600MW，2015年预计超过2GW.通过前期考察，盐池县太阳能资源十分丰富，适合投资建设光伏发电站，同时结合当地的农业发展特点，我公司计划在盐池县投资建设200MW(农光互补)光伏发电站.正式注册成立了盐池****新能源控股有限公司，项目已经取得了盐池县发改委等相关主管部门同意，正在报备宁夏回族自治区能源局备案核准。

为了能使项目早日建成投产，发挥效益，我公司申请在吴忠市盐池县地方电网并网接入。具体申请事项如下：

1、电气接入;200MW光伏电站先将每个逆变器输出的电压汇集到箱式变压器升压至35KV,再经过35KV母线集中后经主变压器升压至110KV并入到330KV变电站高压电网，所发电量上网供到盐池甚至全省电网。

2、申请贵公司指派下属电力设计院进行并网论证设计，组织评审。

3、间隔及线路建设由我公司负责投资建设，完成投用后，交由贵公司监管并调配使用。特此申请，请予审批。

盐池****新能源控股有限公司

光伏并网发电系统及其控制策略 第3篇

关键词：光伏；最大功率控制；策略

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 16-0000-01

一、光伏发电的背景和意义

能源短缺和环境污染是当前人类的文明面临的最大挑战，石油、煤炭的无度开采和使用，直接导致大气层破坏、温室效应加重，酸雨等灾害频发。环境污染和破坏最终必将给人类自身的生存和发展带来直接威胁。随着社会经济的发展和地球人口的增加，对能源的需求和依赖程度不断加剧，对资源型化学燃料的开采逐年增加，一方面导致地球资源变得更加短缺，同时对环境造成了不可逆转的严重破坏。如何统筹解决好经济发展、能源消耗、环境污染等系列问题成为全人类需要面对的共同课题。近年来绿色新能源的开发和利用已经取得了实质性进展，光伏技术的出现使清洁可再生能源的利用和开发成为可能。太阳能光伏发电技术作为最新的绿色能源技术以其巨大的开发潜力成为众多国家的研究方向。地球所有能源几乎全部由太阳能转化形成，太阳能是人类生存发展的最重要能源形式，太阳能开发和利用对人类生活方式和文明进程有着不可替代的作用。虽然当前太阳能光伏发电的成本依然较高，但我们可以预见，经过人们的不断努力，太阳能作为一种几乎永不枯竭的能源可能在未来成为人类最重要的能源供给形式，太阳能的开发和利用具有无法估量的潜力和未来。

二、最大功率点跟踪控制策略

太阳能电池是光伏半导体材料吸收光能的半导体材料的光伏效应的使用能够生效后产生的现象。类似的半导体材料的太阳能电池和二极管的基本特征吸收光线时，由光子激发的电子-空穴对，会产生分离力。太阳能电池的光电转换的最小单位，一般不作根据需要许多系列和平行重新组建后的太阳能电源，太阳能电池单元和包经过串并联的电池组件，太阳能电池组件阵列。因为太阳能电池的最大功率点受温度和光照影响，所以在不同的工作环境下，为了使太阳能电池输出最大功率，就要让太阳能电池的参数和负载取得最佳匹配，才能获得最大输出功率。

在线性常规电气系统及设备中，为确保获得最大负载功率，经常需要警醒负载匹配工作，以便使供电系统的内阻与负载系统内阻基本一致，此时负载系统可以获得功率值会达到最大。对于供电系统内阻恒定的情况，可采取内阻和外阻相同的方法获取输出功率最大值，然而在太阳能光伏供电系统中，太阳能电池的内阻会受到温度、负载、光强等因素的影响，太阳能电池的内阻始终处于变化状态，无法通过内阻与外阻相同的简单方式获取最大输出功率。比较常用的方法是实施太阳能最大功率点跟踪控制，使负载和太阳能电池阵列的直流转换器增加，通过电源开展的占空比调节实现太阳能电池列阵输出功率最大，并实现最大功率的跟踪控制效果。

三、光伏发电系统的并网控制

太阳能电池板输出的电流为直流电，而公共电网侧的电流多为50Hz交流电，要实现太阳能电池板输出能源并入电网，需要通过逆变器将太阳能电池输出的直流电转换为交流电。光伏发电系统的并网控制关键在于，通过控制器和逆变器将太阳能电池组输出的电流转换为电网同频率的输入电流，实现电网功率因数控制和调整。

光伏并网系统逆变器控制方式通常可以分为电流控制和电压控制，通过电源输出控制和逆变器控制并联实现。事实上如果光伏逆变器输出系统可以视为容量无限的恒压源，光伏电源和电网电源并联运行，为确保电网稳定，需采用相应的锁控制技术，在确保系统稳定运行的前提下，实现光伏发电系统与电网电源同步，通过对变频器的输出电压的调整以及对相位系统输出功率大小的控制实现，然而，因为锁相环的响应速度比较缓慢，系统中逆变器输出电压往往不易得到十分精确的控制，可能导致流通性问题，如果未采取一定措施，在通常情况下，电压源并联相同的功率水平运作方法往往不易获得最佳性能。如果采用逆变器输出电流控制的方法，则仅仅需要对逆变器的输出电流进行控制，来完成对电网电压的跟踪，就可以实现并联运行的目的。因为这种控制方法比较简单，实现方便，因此应用比较广泛。当前光伏并网发电的抓哟模式均为电源源输入和电压源输入控制的模式。

太阳能光伏发电技术拥有十分广阔的发展前景，随着光伏技术的进步和光伏产业规模的扩大，未来太阳能电池板光电转换效率将会有更大幅度的提高，太阳能光伏发电成本也会大大降低，太阳能电池的使用寿命也会进一步提高。当前世界各国军在太阳能光伏发电方面给予了大力支持，在政策、法规等方面给予了充分的支持，在世界范围内形成了太阳能光伏并网发电的良好研究环境和发展环境。在世界能源日益紧张，环境问题日益突出的情况，太阳能光伏发电作为可再生新能源具有令热鼓舞的发展前景，虽然目前在太阳能光伏发电方面还存在一些技术性难题，但我们相信随着研究的不断深入，未来太阳能光伏發电技术必将迎来更快发展，并在我国能源结构中占据重要位置，为满足人民生活质量提升要求作出新的贡献。

参考文献：

[1]石定寰.中国新能源与可再生能源年鉴[M].北京：中国可再生能源学会，2009：1-3.

[2]李安定.太阳能光伏发电系统工程[M].北京：北京工业大学出版社，2001：1-3.

[3]王长贵，王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京：化学工业出版社，2005：32-35.

风力发电和光伏发电并网问题研究 第4篇

关键词：风力发电,光伏发电,并网问题

0引言

风力发电是根据自然界的风力进行供电的一种方式, 而光伏发电是直接对太阳能进行使用的一种方式, 对于这两种新型能源提供方式来说, 其对于我国能源的节约以及环境的保护都具有积极的意义。但是, 由于这两种能源同我国传统使用的能源类型相比具有一定的差异, 就使其在实际调度以及运行的过程中难免会存在一定的问题, 对此, 就需要我们能够对这部分问题产生的原因进行良好地掌握, 从而更好地找寻解决的办法。

1风力发电和光伏发电并网过程中所存在的问题

对于光伏以及风力发电来说, 其所具有的发电功率波动都较大, 且具有较大的不确定性。对于使用风力以及光伏发电, 容量较大的系统就需要具有更高的发电备用容量以及输电网络容量。但是, 即使具备这部分条件其在并网的过程依然会出现一定的问题:

1.1孤岛效应所谓孤岛效应, 就是如果电力企业在实际供电的过程中由于维修以及出现故障而使电力出现了中断的现象, 那么用户端的发电系统却不能够及时地对这种停电行为进行检测, 从而将自身切离市电网络, 进而将周围的光伏以及风力发电网络形成一种脱离电力企业掌控的一个孤岛, 而出现这种情况的频率也会随着光伏以及电力发电量的增大而增大。如果出现了这种孤岛效应, 那么就很可能对电力企业线路的维修以及工作人员造成威胁;使配电系统中的保护开关动作程度受到影响, 并很可能会由于出现较大的冲击电流而对电力系统中设备的安全运行造成威胁;因为孤岛区域所存在的频率以及电压的波动性使系统设备受到危害等等。

1.2可靠性问题对于光伏以及风力发电方式来说, 其在实际应用过程中还存在着一定的不可靠性, 其主要表现为:首先, 当电力系统出现停电情况时间, 就会使光伏以及风力发电工作也会暂停, 不能够良好地提升供电工作的可靠性;其次, 如果两者在继电保护方面没有进行良好的落实, 那么也会使继电保护出现误动作的情况, 也会对可靠性产生影响;最后, 如果在安装环节中没有选择好两者的连接方式以及安装地点, 也会对整个系统的可靠性产生影响。而对其产生影响最大的就是风速灰根据天气所存在的随机性, 以及光照根季节以及天气所存在的不稳定情况, 从而使通过这两种方式进行供电的系统电压情况变化较大, 不能够使我们很好地对其进行预测。

1.3电网效益问题对于光伏以及风力发电方式来说, 其在接入系统之后可以将配网中原有的部分设备变成备用以及闲置的状态, 比如在这两种发电方式运行的过程中, 同配电系统相连接的电缆线路以及配电变压器往往会由于自身所具有的负荷情况较小而出现轻载的情况, 从而直接使配电设备成为两种新能源发电方式的备用设备, 进而造成整个配电网的成本增加、效益降低的情况。

2风力发电和光伏发电并网问题的解决措施

2.1构建风力发电和光伏发电系统的研究验证环境

2.1.1建模研究与验证环境对于风力发电和光伏发电系统来说, 需要能够首先对其发电系统的特性进行研究, 并在相应的电力分析软件中对这两种发电系统建立起全面的动态以及静态模型, 并将光伏发电同控制器的两种特性进行全面的比较, 并在比较的基础上建立起一套完善且全面的风力发电和光伏发电控制系统模型, 从而通过在电力软件对这两种发电系统所具有的供电能力进行计算的基础上, 为后续风力及光伏发电的验证以及测试打好基础。

2.1.2仿真实验环境在对风力及光伏发电系统进行建模研究之后, 也需要能够适时地对风力及光伏发电典型的案例进行研究, 并对典型案例的发电系统、运行方式、故障场景以及对其进行控制的措施进行研究分析, 之后再对这部分案例进行仿真计算, 从而能够通过这种方式不断地积累相关经验, 并以建立专门数据库的形式将这部分成功的参数以及做法为后续工作的开展作出保障。

2.2深入研究风力及光伏发电系统同电网共同作用的机理当风力及光伏发电网络通过微网的方式同电网进行连接之后, 两者间所具有的作用情况则是十分复杂的, 且会对电网的运行特性产生较大的影响。而对于这种情况来说, 则需要能够通过全新的方式对影响情况进行分析, 并且需要通过全新的分析方式对配电系统的稳定性以及同微网之间的影响进行研究, 从而通过这种形式来找出主网同微网之间所存在的本质区别以及发展的方式。

2.3研究新型配电系统的方式在对风力及光伏发电并网工作所具有的特点进行一定的掌握之后, 则需要对配电系统的方法以及规划理论进行一定的研究。首先, 需要找出风力及光伏发电电源的优化位置、容量以及选址情况, 从而以此为基础进一步地对风力及光伏发电的控制方式、并网方式以及接入位置等等进行研究, 并更好地分析电网对于电压波动以及电压谐波所产生的影响。而在实际开展规划的过程中, 也需要能够充分地对风力及光伏发电在电网运行过程中的合理性进行考虑, 并对其影响进行评估, 从而在电力系统的层面上保证整个配电网络能够以一种环保、经济、安全的方式运行。

2.4风力及光伏发电电网运行的控制设备及技术

2.4.1对于光伏发电系统而言, 其通过微网接入到系统之中, 从而以一种非常彻底的方式对系统故障原有的特征进行了改变, 而这也会使电网在出现故障后一系列电气量方面具有了非常复杂的变化, 而以往经常使用的故障检测方法以及保护方式也会因此而受到较大的影响, 对此, 就需要我们能够努力地根据实际情况, 在今后不断地研究新的电网保护方式以及新技术。

2.4.2当整个电网系统出现故障时, 并网分布式电源则会同主网断开, 并能够继续以独立运行的方式向本地符合继续进行供电。而面对这种情况, 为了能够更好地保障用电的质量以及安全, 就需要我们能够及时地对这种孤岛情况进行检测, 并对这种孤岛同系统所分离的部分实行适合的调控措施, 并在整个系统故障解决、恢复运行之后再继续以并网的方式运行。同时, 还需要我们能够努力研制出更及时、更准确的孤岛检测方式, 以及在紧急状态下对于孤岛进行划分的优化技术, 从而能够在系统产生故障时能够更好地对故障进行切除、更好地恢复供电。

3结束语

总的来说, 电力是我国目前社会以及经济发展过程中非常重要的一个环节, 而风力及光伏发电则更是保障我国电力事业良好发展、保护我国环境以及能源的有效方式, 需要我们能够对其引起充分的重视。在上文中, 对于风力及光伏发电的并网问题以及解决措施进行了一定的研究分析, 而在实际操作的过程中, 也需要能够充分地联系实际, 并以新知识、新技术的应用来保障风力及光伏发电技术能够更好地为我们所服务。

参考文献

[1]杨卫东, 薛峰, 徐泰山, 方勇杰, 李碧君.光伏并网发电系统对电网的影响及相关需求分析[J].水电自动化与大坝监测, 2009 (04) :35-39.

[2]周艳荣, 张巍, 宋强.国内外海上风电发展现状及海域使用中的有关问题分析[J].海洋开发与管理, 2011 (07) :101-103.

[3]李静, 孙亚胜.模糊网络分析在海上风电项目风险评价中的应用[J].辽宁工程技术大学学报 (自然科学版) , 2011 (01) :96-99.

[4]周超, 朱熀秋, 魏杰, 周令康, 黄振跃.我国风力发电发展现状和问题分析[J].能源研究与信息, 2012 (02) :69-75.

37分布式光伏发电并网管理流程 第5篇

1、业主到当地的电网公司大厅提交《分布式电源并网申请表》及相关材料。

需准备的材料有：

一）、自然人申请需提供： 经办人身份证原件及复印件、户口本、房产证（或乡镇及以上级政府出具的房屋使用证明）项目合法性支持性文件。

二）、法人申请需提供：

1.经办人身份证原件及复印件和法人委托书原件（或法定代表人身份证原件及复印件）。

2.企业法人营业执照、土地证等项目合法性支持性文件。

3.政府投资主管部门同意项目开展前请工作的批复（需核准项目）。4.发电项目前期工作及接入系统设计所需资料（可研等）。

2、电网企业受理并网申请，并制定接入系统方案。

3、业主确认接入系统方案，并依照实际情况进行调整重复申请。

4、电网公司出具接网意见函。

5、业主进行项目核准和工程建设。

6、业主建设完毕后提出并网验收和调试申请。

分布式电源并网调试和验收需提供的材料清单

10kv逆变器类序号 1 资料名称

施工单位资质复印件（承装（修、试）电力设施许可证、建筑企业资质证书、安全生产许可证）主要设备技术参数、型式认证报告或质检证书，包括发电、逆变、变电、断路器、刀闸等设备 并网前单位工程调试报告（记录）5 并网前单位工程验收报告（记录）

并网前设备电气试验、继电保护整定、通信联调、电能量信息采集调试记录 7 并网启动调试方案

项目运行人员名单（及专业资质证书复印件）

注：

1.光伏电池、逆变器等设备，需取得国家授权的有资质的检测机构检测报告。

√ √

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

√

380V项目

√

项目 √

√

35kv项目10kv旋转电机类项目

7、电网企业受理并网验收和调试申请，安装电能计量装置（原电表改装成双向电表）。

8、电网企业并网验收及调试，并与业主联合签订购售电合同及并网调度协议。

9、正式并网运行。

并网光伏发电 第6篇

关键词：光伏发电；光伏并网；电能质量

中图分类号：TM615文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0095-01

光伏发电作为一个新兴的发电市场，对于我国电能质量治理领域来讲有着极为重要的涵义，光伏发电是一种利用太阳能电池串联成太阳电池组件再配以功率控制器等部件，形成光伏发电装置将光能直接转化为电能的一种先进技术，在目前发电能源缺乏的情况之下，光伏发电将代替风力发电、潮汐发电、水能发电、煤炭发电及核能发电成为新兴的可再生发电形式。

1光伏发电带来的电能质量问题

随着近年来我国能源资源的不断减少，即将面临的资源枯竭问题日益严重，因而各行业各部门都在积极寻找新的可再生资源来维持生产生活活动，随着全球对太阳能的重视和不断研发，光伏发电技术得以快速发展，人们开始将光伏电源接入现有的电力系统之中，其通过大量的电力电子器件与传统的发电网路进行并联，不仅是对传统发电技术的一次重大冲击，也是现有电网的一次重大突破，现有的电网将会迎来许多新的电能质量问题，光伏发电并网所带来的电能质量问题将成为一个极具研究价值的新论点。光伏发电并网将会产生的电能质量问题主要有电压波动、闪变、谐波等，并且影响有功和无功潮流、频率控制等特性。要了解光伏发电并网所带来的电能质量问题，首先要明确影响太阳能发电的几个因素。

1.1影响太阳能发电的因素

太阳能虽然作为一种可再生且绿色环保的新型能源，但受到各方面因素的影响极不稳定，影响太阳能发电的因素很多，主要包括有周期性，即白天和黑夜的交替，太阳能发电的时间只停留在白天；阴雨雪天与晴天的交替也会影响到太阳能发电；光伏板上的灰尘，光伏板安装的位置以及角度，对其也有一定的影响；整个环境的温度亦是影响太阳能发电的一个因素。如在多云的天气中，太阳能发电受气温的影响较大，在气温急剧回升的10点到15点间，发电输出的功率会出现快速变化。

1.2逆变器控制方式的影响

要将光伏电源接入到现有的电网之中，并网所需的应用器材便是逆变器，逆变器的使用能有效地对光伏发电并入电网的质量品质进行控制，目前并网中逆变器的功率因素为0.99，是最大利用逆变器的容量和最大发电量。当然，逆变器的使用并不是十分完美的，在光伏电站装机容量增加之后，光伏发电的功率就会受到影响，从而出现波动现象，高功率因数的运行将对整个电网的稳定造成不可估量的威胁甚至破坏；另外，逆变器的安装使用还需要额外的无功来维持电压，这也是造成电能质量问题的又一因素。

逆变器的大规模安装及运行也会带来多台逆变器之间“孤岛保护”问题，PV容量相对于负载比例较小时，电压、频率会在电网消失之后快速减弱，从而使得孤岛得以准确地检查；但是当PV容量不断增加之后，就容易出现发电功率与负载基本平衡的状况，孤岛检测的时间会受此影响而不断延长，甚至可能出现孤岛检测失败的现象，这一现象在PV由多种类型的并网逆变器并入同一并网点时尤为明显，主要原因在于并入同一并网点各逆变器间的相互干扰过于强烈，就容易导致孤岛检测时间的延长甚至失败。

1.3大规模PV对配电网的影响

大规模PV的载入容易带来对系统电压形态、网损、电压闪变、谐波、电路元件热负荷、短路电流、频率控制、动态稳定等影响。PV的接入改变了电网潮流的方向，对于现有电网的规划、调度运行方式都产生了影响，并且在调度运行时，PV单元由于不具备自动调度的功能，因而不能够参与电网频率、电压的调整，在对加大电网控制和调度运行之上也产生了一定的难度。另外，随着太阳光照强度的变化，PV发电功率也会产生变化，也将对电网的负荷特性产生影响。

2可行的解决方案

光伏发电并网系统中电能质量问题的产生主要表现为稳定发电问题、无功问题、谐波问题和多类型并网逆变器的孤岛保护问题。光伏发电的发电功率取决于太阳的光照辐射量上，受气候环境的影响极大，因而具有不稳定和不确定性的特点；另外在逆变器功率因数超过0.99时，有功不变的情况下需要额外的无功进行电网频率和电压调节；并且受逆变器开关元件技术所限，并网之后的电流中将产生谐波电流并注入电网；多种类型逆变器接入同一并网中所产生的孤岛问题也将成为亟待解决的电能质量问题。另外，考虑到我国现目前光伏发电并网所应达到的标准（涉及对电压、波形、频率、想为、谐波等）与国际标准之间的差距，国内光伏发电的发展模式与国外的差异，都会对电能质量产生影响。

要做到有效解决光伏发电并网所带来的电能质量问题，就要应对不同的问题作出相应的对策。首先，对于大规模集中开发、中高压电源的并入和分散开发的就地接入，对不同电压进行电压等级的评估以明确电压的偏差，从而对其作出规定；其次，由于光伏发电在大规模设置上具有较强的频率耐受力，以此决定了我国光伏发电站的发电频率所允许的偏差较大；因此，为了适应大规模、高容量的PV并入电网运行之中，又要保证电网的稳定与安全，就有必要对于光伏发电并网所要求的新技术进行研发，这也延伸出了新技术研发的相关内容，即储能技术、谐波抑制、新型并网逆变器等研究方向。

①储能技术。储能技术作为一种更加适用于高比例、大容量PV系统的未来电力系统中的重要新技术，其主要的储能设备包括蓄电池、超级电容器、超导储能装备以及压缩空气储能等，不仅可以进行能量的释放和储能，以实现对频率的调节，也可以平衡和控制电网功率的波动，提高电网系统的稳定性和安全性。

②谐波抑制。谐波抑制主要是通过将电网进行标准化控制，将逆变器进行标准化统一及安置，从而实现电力的真正绿色化。针对现有的并网逆变器，谐波抑制的控制方式有“群控技术（多台逆变器并联运行）”和“综合补偿控制（在逆变器中使用交流滤波器APF）”两种，这两种控制方式都需要数据采集器来完成。

③无谐波输入电网的实现可以通过高性能并网逆变器来实现，需要考虑光伏发电接入的配电保护算法、光伏发电的无功控制以及配电无功调节装置的协调。

参考文献：

[1] 沈文涛.光伏发电并网系统的电能质量问题研究[D].保定:华北电力大学,2012.

[2] 王云国.光伏发电并网对电能质量影响的分析[J].农业科技与装备,2012,(8).

[3] 黄瑛,刘友仁.光伏发电系统并网电能质量测试数据分析[J].江西电力,2012,(1).

光伏并网发电模拟装置(1) 第7篇

一、系统方案选择

1. DC-AC主回路选择

DC-AC回路为系统功率变换的核心，负责将前级直流输入变换成交流输出。根据电路控制参量的不同可分为电压型和电流型。电流型逆变电路交流输出电流为矩形波，控制电路较为复杂。电压型逆变电路包括半桥式和全桥式电路，电路逆变功率脉动波形由直流电流体现，输出电压为矩形波，输出电流因负载阻抗不同而不同。电压型控制电路对输出电压进行调节，便于进行功率转换，所以最终选用电压型全桥逆变电路为DC-AC的功率变换核心。

2. 正弦波脉宽调制（SPWM）方式选择

正弦波脉宽调制，根据其调制方式不同可分为模拟调制和数字调制。模拟调制制方式基于自然采样原理，在三角波和正弦波的自然交点时刻控制功率开关器件的通断。数字调制法同样基于自然采样原理，以可编程逻辑器件为载体将正弦波表存入存储器，经过数字比较产生对应波形。数字调制方式生成波形相位分辨率可以达到很高精度，改变调制比(正弦波与三角波幅度比)即可改变输出电压。由于数字调制方式控制简单，实现方便，故选用数字调制方式产生逆变电路的控制信号。

3. 最大功率点跟踪（MPPT）方案

为保证系统正常工作时对外界输出功率保持最大，需要对系统最大功率点跟踪。实际应用中，控制的方法包括恒定电压法、扰动观测法和导纳增量法。恒定电压法控制精度较低。扰动观测法扰动系统的输出电压，通过判断扰动前后输出功率的变化，保证系统的输出功率处于增加的状态。该方法控制思路简单，但是”稳态”时在最大功率点附近处摆动，稳定性较差。而导纳增量法则是根据功率最大点处变化率为空这一特性来实现对最大功率点的跟踪。其控制效果好，稳定度高，但控制算法比较复杂，改变速度较缓慢。本文设计采用扰动观测法和导纳增量法结合的方式，即系统初始时采用扰动法，实现对最大功率点较快的跟踪和确定;系统工作于最大功率点附近时，采用导纳增量法实现稳定的最大功率输出。

4. 频率、相位同步方案

为保证系统输出与参考信号同频同相，通常使用边沿触发法和数字反馈调节法进行调整。边沿触发使用参考信号整形后的边沿对SPWM控制信号触发，控制输出相位与频率，保证同步。该方法响应速度快，但是稳定性差，易于受外部干扰发生误操作。数字式反馈调节则根据参考信号与反馈信号的频率差和相位差对SPWM控制做相应的调整。该方法调整时间相对较长，但控制精度高，由于反馈环节的引入使系统具有较高的稳定性。考虑到系统稳定性和控制精确性，采用数字反馈方式对相位和频率进行跟踪。

二、系统整体结构

系统的整体结构，如图1所示。它主要包括以下三大部分：

(1)功率变换部分

包括模拟光伏电池输入端(直流稳压源US与电阻RS)、DC-AC桥式逆变电路、LC低通滤波、工频隔离变压器和负载。

(2)信号采集

包括逆变部分的输入电压、电流，交流输出端电压、电流，模拟电网的正弦参考信号UREF频率与相位，隔离变压器反馈输出端UF频率与相位。

(3)控制部分

由单片机89S52和FPGA组成，包含SPWM信号产生、同频同相控制、MPPT跟踪、参数测量和显示、人机交互等部分。系统供电采用强电弱电互相隔离的方式，有效地减小了二者之间的串扰，提高了系统的安全性。

三、硬件电路设计

1. DC-AC主回路设计与器件选择

全桥逆变的SPWM波形的产生由FPGA完成，信号经过光耦隔离由IR2110驱动MOSFET管导通，输出通过一阶LC低通滤波滤除高频成分即得到50Hz的正弦波形。该回路的直流输入存在较大的脉动电流，需要前级添加功率解耦电容，采用4700μF的电解电容。

(1)光耦隔离。

由FPGA产生的SPWM波形为四路，两路对称再分别与两路相同，中间间隔一定的死区时间，所以只需要加两路光耦进行隔离即可。

(2)驱动芯片。

IR2110为半桥驱动芯片，只需连接自举电容利用内部自举即可实现对桥路的驱动。芯片还具有欠锁压功能、周期循环边缘触发关机等功能。对于全桥电路只需将两片IR2110驱动各自的半桥即可(见图2)。

(3) LC低通滤波。

逆变桥输出的电压为含有高频分量的SPWM波，所以输出需要加低通滤波才能得到正弦电压。

2. 测频整形部分

电路采用OP07精密低噪运放OP07对信号进行饱和放大, 后级采用低速比较器LM311对信号进行滞回比较。

3.信号采集部分

采集信号包括前级直流输入电压、电流, 后级交流输出电压、电流, 输入参考和反馈信号的频率、相位。直流输入电流值采用电流检测放大器INA206对取样电阻取样后采用线性光耦HCNR201隔离, 直流输入电压则利用电阻分压后经过线性光耦隔离取样, 通过16位低功耗全差分串行Σ-Δ型A/D转换器MAX1416进行采集, 交流信号经电压电流互感器转换后采用14位伪差分串行A/D转换器TLC3578采集。

4. 保护电路

系统具有欠压保护、过流保护以及故障后的自恢复功能。利用单片机监测输入电压Ud和输出电流IO，采用试触方式实现自动恢复功能。当检测到欠压状态和过流状态时，单片机断开继电器，经过4s延时后再次导通电路进行检测，直到故障排除为止。此外系统还附加短路保护和过热保护功能，短路保护电路具有自锁功能。

四、控制程序介绍

1. DC-AC控制

逆变控制以FPGA为核心，通过预存波表、调节调制比与改变寻址指针的方式实现幅度与频率的准确输出。其FPGA内部生成模块见图3。

2. 同频同相控制

相位和频率的跟踪采用等精度测频的方式确定UREF与UF的频率差和相位差，然后通过改变SPWM控制信号的方式进行调节确保二者达到重合。控制流程如图4所示。

3. MPPT控制

MPPT控制采用扰动观测法和导纳增量法结合的方式。初始化时根据给出SPWM初始调制比，然后采用扰动法，改变调节的步长使系统快速调节至最大功率点附近，当调节步长小于一定值时将控制方法转换至导纳增量法，进一步控制系统的输出稳定度。

五、制作/调试过程中遇到的问题

1. A/D转换器的选取

在制作过程中发现实际方案制定时考虑到系统数据采样应该强电与弱电隔离，不同A/D转换器对于直流和交流信号的特性不同，所以选取了两款A/D转换器。但是两款A/D的控制以及噪声系数不同，而二者的采样率不一致也会带来问题。鉴于时间紧迫，最终还是采用最初的方式，也较成功达到了系统的数据采集及相应的指标。

2. 相位跟踪问题

相位跟踪实际上是可以根据测试方法进行灵活选取的。最开始方案设计决定采用PI算法构造环路进行控制，但是实际操作发现P参数和I参数通过实验确定，制作周期会相应增加。然后分析采用数字反馈通过差值进行调节和边沿触发的优劣势。经过多次实验发现确定了采用数字反馈方式进行。虽然响应速度不是特别快，但可以很好的满足系统关于相位跟踪的要求，并且程序稳定性较高。

3. 单片机的选取

开始系统的测试均是通过仿真机仿真89系列单片机工作环境进行的，后来整机测试使用一款MAXIM的高速单片机89C450，但烧片之后系统极不稳定，还将系统的桥路烧毁。分析其原因认为是由于因为工作环境不一样，89系列的工作频率比89C450要低，这样可能会导致程序时序错误。最后决定放弃该高速单片机采用89S52后系统稳定型大幅提高，并且输出波形毛刺得到很大改善。

浅谈建筑光伏并网发电 第8篇

能源的潜在危机和生态环境的恶化使发展可再生能源已成为全球性的课题, 可再生能源中太阳能的利用前景和资源潜力都非常可观。太阳能是一种清洁、无污染、免费的能源, 而且分布较广, 不受国界的限制。光伏发电可将太阳能直接转化为电能, 具有不消耗燃料、无旋转机械、维护简单、安全可靠性高与应用面广等一系列优点。随着我国城镇化进程的加速以及人民生活用电的增加, 通过构建分布式建筑光伏一体化, 不仅可以有效地补充建筑能耗需求, 降低建筑物的排放, 而且可以使每个建筑物都成为小型的发电单元, 对替代常规能源、促进建筑节能减排、保护环境具有重要意义[1,2,3]。

结合当前建筑节能减排趋势, 加快分布式建筑光伏一体化的应用推广, 通过并网逆变器、控制装置与公共电网联接起来组成分布式并网发电系统[4], 是未来建筑光伏发电的主要形式。

2 拓扑方式

目前, 太阳能建筑光伏发电系统的装机容量可以从几千瓦到几百千瓦, 甚至上兆瓦, 国内光伏发电与建筑结合的形式也呈现多样化。由太阳能光伏组件提供的电能可就近接入电网消纳, 无需单独架设的输电线路, 可有效降低输配点成本和传输损耗;建筑光伏并网并且不需要配备储能装置, 既节省储能装置的投入与维护, 大大降低系统成本, 而且不受蓄电池的限制, 可能充分利用建筑光伏所产的电能的。

建筑光伏并网设计时需根据光伏阵列安装的实际情况 (如组件规格、安装朝向等) 进行优化设计, 其并网发电主要有以下两种拓扑方式[5]。

(1) 集中式并网发电

这种并网方式适合于在建筑物上安装朝向相同且规格相同的光伏阵列, 在系统构建时, 可采用功率较大的单台逆变器实现并网发电, 具体方案如图1所示。

(2) 分布式并网发电

这种并网方式适合于安装在建筑物不同朝向或不同规格的光伏阵列, 在系统构建时, 可将同一朝向且规格相同的光伏阵列通过功率等级相对较小的逆变器进行并网发电, 采用多台逆变器分布式并网发电方案实现联网功能, 如图2所示。

分布式并网发电拓扑结构简单, 便于安装, 可进行热插拔, 维护简单, 是未来建筑光伏一体化并网发电的主流。

3 关键技术

建筑光伏一体化并网发电作为目前清洁能源发电与建筑节能研究领域的热点课题, 其研究的重点集中在光伏并网发电的高效性、安全性以及可维护性, 以下从几个方面对并网发电的关键技术进行阐述。

(1) 高效光伏阵列最大功率点跟踪控制方法, 研究一种长时与短时相结合的高效光伏阵列最大功率点跟踪控制方法。光照条件好的情况下, 采要短时最大功率点跟踪, 光照条件不理想的情况下, 采用长时最大功率点跟踪, 进而提高跟踪的时效性。

(2) 高效并网与电能质量调节, 减少光伏发电系统自身损耗, 提高运行效率, 确保输出电压电流的幅值、相位、频率的一致性是光伏发电的关键性技术, 而逆变器效率的高低不仅影响其自身损耗。

(3) 防孤岛效应检测方法与维护, 当局部电网由于某种原因与市电电网断开后, 光伏并网系统仍接于系统中, 继续向局部小区域电网供电的现象。孤岛效应使电压及其频率失去控制, 将对供电范围内的设备带来损坏;并且当局部供电区域重新接入电网, 可能会产生较大冲击电流, 损坏逆变器设备, 同时导致合闸不成功;另外, 孤岛效应可能会对给检修人员带来触电危险, 引发伤亡事故。

(4) 对并网发电系统进行动态测量和在线监测, 将各集中逆变装置运行的工况、发电量、故障信息等信息及时反映给监控中心, 提高系统的可维护性。

通过对上述建筑光伏一体化并网发电的关键技术的研究, 完善相应的技术体系, 建立相关的技术标准, 可进一步加快建筑光伏一体化的应用推广。

4 设计原则

在建筑光伏一体化并网发电系统建筑设计时, 除了需要考虑各节点的拓扑结构、发电的容量大小、关键技术以外, 还应对环境条件、系统性能进行综合评价;考虑建站地点的地理条件, 尤其是海洋环境或潮湿环境下的系统耐候性;设计使用的环境气象数据, 包括逐月太阳总辐射、直接辐射或散射、年平均气温、最高、最低气温、最长连续阴雨天数、最大风速、冰雹、雷电等情况。因此, 在进行建筑光伏发电系统设计时应充分考虑以下原则:

(1) 鲁棒性强:继电保护设计可靠, 系统配置合理, 各部件选型具有一定的兼容性, 拥有完整的故障诊断与保护功能, 可保证系统在过欠压、过欠频、孤岛运行、过流、过载和极性反接等故障工况下设备本身、用电负载及操作人员的安全, 并具备故障状态显示及记录功能。

(2) 操作简单:自动化程度高, 监控界面友好;平时能做到无人值守, 具有热插拔功能, 互换性好, 设备做到免维护或少维护。

(3) 性能比高:设计时尽量保持了原有的建筑设计风格, 有效地进行了气流组织, 提高其下部的暖通设备通风、散热效果, 也使太阳能电池阵列以一个较好的角度, 基本不受遮挡地接收太阳能, 提高了整个发电系统的得电率。

(4) 外观美感:成熟的太阳能光伏发电与传统建筑构造的完美结合, 不仅不能破坏原有的建筑结构, 而且光伏发电系统还可作为建筑的美学元素。

5 发展前景

至2010年底, 全球光伏发电系统年安装需求量为12.7~1 7.3 G W;而2 0 1 1年, 这一需求数量将达到15.6GW~25.4GW, 而在所有已装系统中, 并网系统占到90%以上的市场份额。随着太阳电池价格生产成本的下调, 同等面积的光伏阵列与高档外墙装饰构件价格相当, 采用建筑光伏并网发电方式可以降低建筑建设成本;光伏电池材料替代屋顶、玻璃窗和幕墙等表面建筑的部分材料, 是建筑总体构成的重要美学元素, 可强化建筑物外墙的质量, 这将加速太阳能应用技术发展;此外, 分布式太阳辐射与分布式建筑物可有效地匹配, 在住宅或公共建筑上建设光伏并网发电系统, 可节省土地和输电线路投资, 前景将非常广阔。

摘要：建筑光伏并网发电, 就是将太阳能光伏阵列与建筑物进行有机结合, 通过并网逆变器、控制装置与公共电网联接起来组成并网发电系统, 实现建筑物的节能减排, 是未来建筑光伏一体化的主要形式。本文介绍了建筑光伏并网发电的特点、拓扑方式和关键技术, 并阐述了建筑光伏并网发电的设计原则以及发展前景。

关键词：建筑光伏一体化,并网发电,分布式

参考文献

[1]陆维德.太阳能利用技术发展趋势.世界科技研究与发展, 2007, 29 (1) :95-99.

[2]高峰, 孙成权, 刘全根.阳能开发利用的现状及发展趋势.世界科技研究与发展, 2001, 23 (4) :5-39.

[3]王长贵, 崔容强, 周簧.新能源发电技术.北京:中国电力出版社, 2003.

[4]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究.合肥:合肥工业大学, 2003.

光伏发电并网的经济效益分析 第9篇

关键词：光伏发电,并网方案,全寿命周期费用,经济效益评估

一、我国光伏发电现状综述

(一)我国光伏发电相关政策及发展现状。我国于2005年颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,明确了对光伏发电并网项目的政策支持方案,电网企业按光伏发电项目的装机容量及输电电网的覆盖范围, 全额收购其所发的电量。国家发改委在2007年发布的《可再生能源中长期发展规划》中指出,预计到2020年,我国通过太阳能所发的电能将高达200万千瓦。财政部等部委在2009年联合下发《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》和《财政部、科技部、国家能源局关于实施金太阳示范工程的通知》等文件, 规定了国家对光伏发电并网项目的补贴标准。2013年国家发改委发布了《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》,明确了对光伏发电行业的补贴政策, 对光伏发电行业的发展 起到了积极的 推动作用, 使众多光伏发电企业看到了光伏发电的成本优势和良好的经济效益。

截至2013年底,全国累计并网运行光伏发电装机容量1 942万千瓦,其中光伏电站1 632万千瓦, 分布式光伏310万千瓦,全年累计发电量90亿千瓦时。2013年新增光伏发电装机容量1 292万千瓦 , 其中光伏 电站1 212万千瓦,分布式光伏80万千瓦。全国22个主要省(自治区、直辖市)已累计并网741个大型光伏发电项目,主要分布在我国西北地区。累计装机容量排名前三的省份分别为甘肃省、青海省和新疆自治区, 分别达到432万千瓦、310万千瓦和257万千瓦,三省(区)之和超过全国光伏电站总量的60%。

(二)我国光伏发电运营模式分析。目前,我国光伏发电的投资主体较多,投资动因不一, 运营模式还未完全合理化,综合起来,我国的光伏发电运营模式主要有以下三种。

1.统购统销模式。该模式是指由投资方负责投资、建设和运营,电网企业收购光伏所发电量,并入输电电网。该模式下, 政府将会给投资方一定的建设补贴或电价补贴,在建设补贴下,运营商将所发电量按照特定的火力发电电价卖给电网企业;在电价补贴下,运营商将所发电量按照上网电价卖给电网企业。该模式一方面降低了光伏发电对电网安全运行的影响, 另一方面便于计量发电量, 有利于电网企业实施分时电价。

2.合同能源管理模式。在该模式下,第三方投资建设光伏电站,电量优先供应光伏电站周边用户, 之后将多余电量卖给电网企业。当光伏发电电能不足以满足电站周边用户需求时,电网企业应按当地电价向用户供电。在该模式下, 光伏所发电能通过电网直接送到用户, 投资方按发电量获得政府补贴。光伏所发多余电量按照当地特定 的火力发电电 价卖给电网 企业, 电网企业按当地电价向用户收取电费。

3.自发自用模式。该模式是指用户自建光伏电站, 所发电量优先供自己使用, 而后将多余电量卖给电网企业,电量不足时由电网企业提供。在这种模式下,用户所发电量优先自用,多余电量按照当地特定的火力发电电价卖给电网企业,同时获得政府补贴;电网企业以当地电价收取电费。

二、光伏发电并网的经济效益分析流程与模型

(一)光伏发电项目的价值链分析。从价值链的角度分析, 光伏发电项目价值链可分为几个不同的环节, 如图1所示。数据显示 ,我国在发展光伏发电项目初期, 由于技术水平与市场容量限制, 硅原料和光伏需求市场主要集中在国外。但近年来,我国的多晶硅产量不断增加, 原料不足的局面已得到初步解决。

(二)光伏发电并网的经济效益分析方法。本文认为,在选择光伏发电经济效益的分析方法时, 应综合考虑电费计量方式、光照资源以及用户用电一在于确定不同运营模式下的成本费用构成。一般来说,不同的运营模式的成本构成不同, 但主要包括项目初期建设费、运行维护费、配电网初期投资费用和贷款利息等。

情况等。目前国家对光伏发电的补贴依据是: 自发自用部分的补贴是在用户电价基础上加固定补贴; 多余上网部分是按照当地特定的火力发电电价卖给电网企业。因此,在分析光伏发电的经济效益时,应综合考虑如下内容:用户用电负荷;电费计价方式;投资方与用户的合作模式;光伏发电小时数。

(三)光伏发电并网的经济效益分析流程。本文基于收益/成本评估方法建立光伏发电的全寿命周期经济效益分析模型, 并提出光伏发电并网的经济效益分析流程,如图2所示。本文认为, 分析光伏发电经济效益的难点之

(四)光伏发电并网的经济效益分析模型。为准确分析光伏发电并网的经济效益, 本文在基于一定假设条件的基础上, 采用净现值法和敏感分析法分析光伏发电并网的经济效益及影响因素。

1.净现值法。首先 ,本文假设市场理性的条件成立, 即光伏发电的目标是追求收益最大化。因此,企业在投资光伏发电项目时, 首先应考虑项目的净现值,用公式表示如下:

其中,S为初始投资额;N为光伏发电项目寿命期; Cinput为第i年的资金流入现金量;Coutput为第i年的资金流出现金量;r为贴现率。

用以下公式计算光伏发电项目的初始投资:

其中,Csystem为光伏发电项目的初始投资额;Csubsidy为投资补贴额。

目前来说, 我国的光伏发电项目主要以自发自 用型和部分自 用型为主。因此,光伏发电项目在其寿命周期内第i年的资金流入量为:

其中,Pbuy为购电电价;Ec为自用电量;Psell为光伏上网电价;Ei为上网电量。

光伏发电项目在其寿命周期内第i年的资金流出量为 :

其中 ,C0为运营维 护费用 ;Ci为贷款本金利息费用;Ct为税费。

2.敏感分析法。敏感分析法是指通过分析项目的影响因素, 确定对项目经济效益有重要影响的敏感因素,引入敏感度系数(E),通过模型计算,分析、测算其对项目经济效益的影响程度, 进而对项目的经济效益做出合理判断的分析方法。敏感分析法的计算公式如下:

其中 ,ΔA表示影响 因素F发生ΔF变化时,评价指标A的变化率,ΔF为影响因素F的变化率。

上述公式的计算数据为正值或负值的绝对值越大,表明评价指标A对于影响因素F的反应越敏感;反之,则说明越不敏感。

三、实际案例分析

(一)光伏发电的成本分析。结合我国光伏发电并网现状, 本文以装机容量为20MWp的光伏发电并网系统为研究对象, 以上述净现值法为分析方法, 分析了研究对象的成本等财务数据,相应的数据参数如表1所示。

当NPV=0时 , 分别将公 式 (2)、(3)、 (4) 代入公式 (1), 可得Cinput、Ct都与光伏电价相关,并将相关参数代入公式(1),可得临界上网电价Psell的数值区间。结果显示,在没有政府投资补贴的情况下,光伏发电项目的上网电价在1.6-4.3元/k Wh之间, 电价相差2.7元/k Wh。在政府投资补贴一半的情况下,光伏发电项目的上网电价在0.8-2.3元/k Wh之间,电价相差1.5元/k Wh。但数据显示,2013年我国的平均上网电价为0.245-0.413元/k Wh,这说明光伏发电的电价过高,成本大大高于其他发电企业,在市场竞争中处于不利地位。

(二)光伏发电并网的成本因素分析。分析成本影响因素、降低成本是光伏发电企业提 高经济效益的 关键所在。光伏发电的成本受初始投资额、电价、发电量、国家的行业税收政策以及贴现等多种因素影响。在众多影响因素中,影响最大的是政府补贴、发电量和初始投资;其次是贷款利率、贷款比例以及贴现率, 且贷款与发电成本成反比例变化;影响最小的是税率因素。

(三)不同政府补贴政策的设计与分析。目前,我国光伏发电并网项目的资金来源有三种, 本文基于这三种模式,以一定的假设条件为前提,设计与分析光伏发电并网项目的经济效益。

模式一: 政府补贴项目投资资金的50%,企业负担其余部分,实行商业化运作,没有电价补贴。

假设条件: 实行完全贴息的利率政策;所得税、增值税等税费全免;政府补贴初始投资额的50%。

将上述数据以及假设条件数据代入相关公式, 计算得出光伏发电的上网电价为0.76元/k Wh,仍高于平均上网电价, 光伏发电企业的成本仍居高不下, 其光伏发电并网的经济效益不符合利益最大化要求。

模式二: 企业负担全部初始投资金额,获得电价补贴。

假设条件: 光伏发电项目投资者是理性的; 投资者投资光伏发电的条件是NPV>0。

基于表1给出的数据, 光伏发电企业的内部收益率为10%,企业的光伏上网电价高于2.4元/k Wh时,才能确保企业有合理的经济效益, 企业才能获得盈利。

模式三: 政府补贴项目的全部初始投资。

在政府补贴项目投资全部资金的条件下,结合本文上述假设数据,得出光伏发电的上网电价最低为0.19元/k Wh时 , 光伏发电项 目具有经济 效益,可以实现盈利。

四、结论

光伏发电并网及电能计量问题探究 第10篇

关键词：光伏发电,并网,电能计量

石化能源的发现和使用至今已有几百年的历史, 随着近代工业的飞速发展, 一次能源枯竭成为一个无法回避的问题。近年来国内外都积极发展新能源, 核电、风电、太阳能、潮汐发电等, 其中对于前两者的研究较为深入, 而对于光伏太阳能尤其是分布式光伏发电研究较少。这里我仅对光伏发电的原理、并网带来的问题和电能的计量做一些探讨。

1 光伏发电原理

光伏发电主要是利用光生伏打效应原理, 一些特殊半导体物质受到太阳光照射后部分粒子吸收光子移动, 产生电势能, 将光能转化为电能。由此光伏系统中最重要的器件就是太阳能电池板, 它决定了能量效率的高低。完整的光伏发电系统由以下部件组成:太阳能电池板、控制器、蓄电池、直流配电箱、交流配电箱。工作流程如图1, 控制器控制整个系统的工作状态, 并对蓄电池进行过充电、过放电保护, 蓄电池的直流电能经逆变器变换成交流电能供给负荷或回馈电网。

2 伏发电系统的并网

任何的发电系统并网都需要满足比较“苛刻”的条件:相序ABC三相逆时针旋转、频率50HZ、电压波形畸变率控制在很小的范围等。由于分布式光伏发电系统容量小及分散的特点, 它不仅需要满足以上条件, 还会有更多针对性的要求。

光伏发电系统并网主要有两种两种形式, 集中式和分散式。集中式是指在那些阳光充裕的地区, 可以集中的建立大容量的电站, 直接向电网供电, 自己不带负荷;分散式是相对于集中而言的, 如居民太阳能发电, 容量比较小, 分布广泛, 自己带有居民负荷。较之分散式发电由于其零散、面广难以维护的原因, 集中式发电将成为主流趋势。

3 光伏发电系统并网带来的问题

3.1 孤岛效应

孤岛效应是指发电装置接入公共电网以后, 电网由于故障解列断电, 而这个发电装置没有相应的检测手段, 仍然向系统供电的现象。孤岛效应会对配电系统和用电设备产生不利影响:威胁电力维修人员安全, 孤岛区域电压和频率的不稳定导致用电设备损坏, 配电系统开关误动等等。鉴于孤岛效应的危害, 一个安全可靠并网逆变装置, 应当能够检测出孤岛效应并避免它所带来的危害。

3.2 对继电保护的影响问题

配网中大量的机电保护装置早已存在, 不可能为了新增的光伏发电分布式电源而做大量的改动, 所以就存在对继电保护影响的问题。一个是当配网系统故障时, 光伏电源的切除必须早于重合时间, 否则会引起电弧的重燃, 使重合闸不成功。一个是由于光伏电源功率注入电网, 产生内汲电流, 会使原来的继电器保护区间缩小, 影响保护性能。

3.3 谐波问题

由于光伏发电系统中重要的一个设备是逆变器, 这种非线性原件将直流逆变出来的波形并非是理想的正弦波, 其中有大量的毛刺, 也即含有大量的高次谐波, 这些高次谐波流入电网会导致主要的危害有:使供电电源电压和电流波形畸变;增大负载和线路的电流, 占用电源容量, 使电网中的元件产生附加损耗, 功率因素下降;谐波的负序特性容易事继电保护和自动装置等敏感元件误动等等。

3.4 无功平衡和电压调整问题

光伏发电系统所发电能以直流形式储存, 通过逆变器转换成交流电能, 因而几乎为纯有功性质的, 功率因素很高。为了降低网损, 满足用户对无功负荷的需求, 一般需要在配网中枢节点安装无功补偿设备。另外由于配网调度人员无法控制分布式电源的投入、退出和功率的流动, 这使得电压的调整十分困难。

4 光伏发电系统电能计量问题探究

分布式光伏发电系统特殊性在于它不是一个纯粹的电源, 它自身带有居民负荷。当它的发电功率供给自身负荷后还有盈余, 发电装置就向电网输送功率, 对外显示发电特性;当它的发电功率不足以供给自身负荷时, 还需从电网获取功率, 对外显示用电特性。传统的电表无论是电磁式机械表还是如今的电子表都是采取具有一定防窃电功能的单向计量方式, 对于具有电能双向流动特点的光伏发电装置, 只记录电网提供的电能, 不能记录给电网回馈的电能。这就引出了电能双向计量的问题, 这里采取两个解决办法。

4.1 两块电能表单向计量方式

在图2中, 表1计量的是光伏发电系统向电网投送的电量;表2计量的是居民从电网上取得并消耗的电量。这样就能够直观得解决电能计量的问题, 可是因为用到了两块电能表, 经济上可行度低。这样就引出了电能双向计量的问题。

4.2 一块电能表双向计量方式

首先对有有功率的计算进行说明。设任意一个二端网络, 它在任意时刻t吸收的瞬时功率等于该时刻端口电压与端口电流之积, 即p (t) =u (t) ×i (t) 。设正弦稳态下端口电压为, 端口电流为, 则有

由上式可知, 瞬时功率包含两个分量。当电压电流幅值、相角稳定时, 第一分量恒大于零或恒小于零表明它消耗或提供功率, 这一分量是瞬时功率中的不可逆分量, 称为有功分量;第二个分量按正弦周期性变化, 时正时负, 并且平均值为零, 这一分量是瞬时功率中的可逆分量, 称为无功分量。

有功功率又称为平均功率, 定义为瞬时功率在一个周期内的平均值, 记为P:

令, 即电压超前电流的角度, 则P=UIcosθ

上式表明, 有功功率可以看成是瞬时功率的有功分量在一个周期内的平均值。

由此, 可以通过低通滤波器获取瞬时功率的有功分量, 即为“瞬时有功功率”, 在时间上对“瞬时有功功率”进行积分得到电能。具体方式如图3。

用MATLAB环境模拟上图功能, 一般从模数转换器输出的是偏移二进制码, 而MATLAB中的乘法器是四位有符号数乘法器, 因而需要将ADC输出的偏移二进制码转换成二进制补码后才能相乘。环境中的滤波器系数是浮点数的形式, 补码与浮点数相乘是通过补码数移位, 从低通滤波器得到的二进制补码形式, 将其最高符号位进行正负调整就能够实现补码与二进制码的转换。其中最高位为0, 表示输出为正, 最高位为1, 表示输出为负。参数初始设置时将从电网汲取的功率电流设定为正、向电网回馈功率电流设定为负。数据最终进入积分器对时间进行积分获得电能, 这样就实现了电量的双向计量。

5 总结

分布式光伏发电并网引出了一系列问题, 要很好地处理这些问题仍需要进一步的研究。对于电能的双向计量, 应尽快实现计量模块成型投产。同时, 电网公司应该出台相应的规范和鼓励政策, 为光伏发电的推广创造条件。

参考文献

[1]汪光裕.光伏发电与并网技术.中国电力出版社, 2010.

[2]石新春.电力电子技术.中国电力出版社, 2005.

[3]梁贵书.电路理论基础.中国电力出版社, 2007.

[4]黄宗霖.电工学的MATLAB实践.国防工业出版社, 2010.

并网光伏发电的低碳综合效益评估 第11篇

关键词：并网光伏发电；低碳综合效益；碳减排；太阳能发电；绿色能源 文献标识码：A

中图分类号：X37 文章编号：1009-2374（2016）14-0085-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.043

并网光伏发电和分布式光伏发电有很大不同，其能够和常规电网连接，从而共同承担供电任务。随着光伏系统的发展以及材料研究的进步，现阶段的并网光伏发电的电压等级越来越高，其对于节能减排的效益也越来越大。我国是光伏产业大国，但是主要依赖外销，随着国家对清洁能源的重视，我国越来越重视光伏产品的本土消耗。因此在并网光伏发电的大背景下，分析其低碳综合效益也有着重要的现实意义。

1 并网光伏发电低碳综合效益概述

低碳综合效益评估是一项综合性很强的工作，从降低排放的角度来分析，并网光伏发电不完全是减少碳排放，例如并网光伏发电原材料的生产、集输、安装调试等过程中消耗的能量并不会降低碳排放，因此需要综合考虑。为此我们将其影响划分为低碳正效应、负效应和综合效益，显然低碳效应代表碳减排，由消极因素导致的碳排放增加则为负效应，两者之和称之为并网光伏发电的综合低碳效应。以上是评估的基本思路，并分别按照低碳正负效应两个角度分析其影响因素，最终获得并网光伏发电的低碳综合效益评估

结果。

2 并网光伏发电低碳综合效益模型构建

我们认为影响并网光伏发电低碳综合效益的因素主要有光伏发电成本、光伏发电收益、系统网损改善效益以及系统备用容量四个方面。发电效益节省了大量的化石能源的消耗，从而直接减少了碳排放，同时通过并网后售出还能取得经济效益；发电的能源是太阳能，能极大地减少发电成本，但是光伏产业的材料生产也会损耗大量的电能，增加碳排放；系统网损主要考虑并网和输电过程中的损耗以及对节能减排的影响；并网光伏发电会受到气候和天气的影响，所以需要系统有备用能量，补偿光伏发电的电能缺口，为此构建了低碳综合效益的模型。

2.1 光伏发电的收益

假设运行的第t年，并网光伏发电的发电量为Gt，则Gt为：

2.2 光伏发电的成本

光伏发电的成本投入（C2）主要表现在后期运行维护成本（Cm）和初始一次性投资成本（C0）两个方面，是两者之和。而初始阶段的一次性投入主要包含了原材料的成本、光伏制造成本和光伏设备运输成本，这其中低碳成本计算可以分两类计算。而原材料和光伏制造的电能消耗都可以估算，假设制造1个单位功率的光伏系统电能消耗为k，那么原材料和光制造造成的碳排放可以用kP0mc来表示。

而运输成本的计算为：计算光伏电站和光伏制造地之前的距离s，并估算其光伏系统的总重量W，运输过程的排放强度为g，则由于运输导致的碳排放可用Wgs表示，所以初始成本的表示为：

由于光伏发电在后期运行中有一定的维护费用，光伏板等材料的更换和维修也间接增加了碳排放，其计算方式类似于（4）式，结果为：

β表示光伏发电在实际投产后维修费用和初始投资之间的比例关系。

2.3 系统网损效益

系统网损改善可以采用对比法来进行，可以假设没有光伏发电系统网损为W1，有光伏并入后的网损设置为W2，通过W1和W2的差值可以得出系统网损的改善量，并将这个差值用△W表示，即在某一个时段t内的网损改善，那么这个网损改善所带来的低碳效应C3为：

显然，当△W>0时，表示这个时候网损改善表现出降低碳排放，反之则为增加碳排放。

2.4 系统备用容量成本

容量成本的评估可采用确定性评估的方法，假设这个电网系统能够为光伏发电所提供的备用容量系数为

，而P（t）表示在t时刻光伏发电所能够提供的光伏有功出力，则在这个特定时刻备用容量为P（t），而在这个特定时间系统所提供的备用容量带来的低碳效应自然是负的，其代表了系统备用容量等效的等效碳排放，设为C4可表示为：

3 光伏发电的低碳综合效益模型

上文分析了四个影响因素的评估，而低碳综合效益则为四个方面的低碳正负效应之和，即可以得到综合的低碳综合效益Cy结果为：

式中：表示光伏系统碳排放与运行年数的比值，表示每年光伏系统的碳排放；n为运行年限。

4 案例分析

4.1 案例简介

假设在某市建造10MW光伏电站，当地负荷为250MW，总投资1亿元，分5年完成，年运行维护费用比例为2%，回收期（计算用项目寿命期）取20年。采用并网多晶硅光伏系统，按照最佳倾斜角安装，每天平均峰值日照时间取4.074h，系统性能比取0.8。假设光伏设备总重量为863.21t，从光伏生产地到光伏电站距离为400km，运输碳排放强度g为0.1225kg/（t·km）。光伏上网电价取1元/（kW·h）。集中发电侧CO2排放指数取.0.9kg/（kW·h）。

4.2 低碳效益测算

光伏发电收益测算：结合式（1）～（3）可知，等效减少碳排放为10568.21MW·h；光伏发电成本测算：结合式（4）和式（5），算例系统在光伏制造阶段和运输过程中CO2排放量，则初始碳投资为19523.6t；取β=5%，则维护阶段低碳总成本为961.52t；得光伏发电低碳总成本为29841.12t。通过碳交易机制将光伏发电碳成本平均分配到光伏系统寿命周期内，相当于光伏发电每年产生CO2排放1010.21t；网损改善效益测算：从春夏秋冬季节中各选取3个典型日，利用MATPOWER软件确定每个典型日的网损改善情况，进而确定每个季节和一年的网损改善量。结合式（6）可知，其CO2等效减排为820.14t；备用容量成本测算：取备用容量系数为θ=0.25，结合式（7），可得出等效减少碳排放为2256.1t。

4.3 案例结果分析

从CO2减排效益来看，光伏发电替代传统火力发电能够取得良好的环境效益，算例中光伏系统每发1kW·h相当于直接减少碳排放554g。随着科技的进步，光伏发电成本将大幅下降，其经济效益和低碳综合效益也将更加突出。

5 结语

在大力发展清洁能源的趋势下，分析光伏发电的低碳综合效益有着重要的价值，本文分析了光伏发电的低碳综合效益影响因素，并对模型构建思路进行了分析，对其低碳综合效益评估提供了参考。

参考文献

[1] 曹阳，李鹏，袁越，张新松，郭思琪，张程飞.基于时序仿真的新能源消纳能力分析及其低碳效益评估

[J].电力系统自动化，2014，（17）.

作者简介：刘亮（1979-），男，吉林通榆人，四川招商丝路新能源有限公司副总经理，经济学硕士，研究方向：风电经济。

光伏并网发电模拟装置的设计 第12篇

世界各国对能源的需求急剧膨胀,而据世界能源委员会(WEC)预测,按照资源己探明储量和目前的发展速度,石油将在42年后枯竭,天然气将在56年后殆尽,资源量最大的煤炭也只够再开采220年。在今后的20-30年里,全球的能源结构[1]将发生根本性的变化,开发和利用可再生能源是世界各国十分重视的问题。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,与其它新能源相比利用最大,是最理想的可再生能源,而光伏并网发电是国际上关注的焦点,光伏并网发电系统就是光伏发电系统与常规电网相联,共同承担供电任务。

2 设计方案

2.1 单片机方案

单片机STC12C5A32AD是宏晶科技新推出的一款处理器,具有高速,低功耗,超强抗干扰等特点,速度是传统80C51的8～12倍。芯片内部集成了MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速A/D转换;内置掉电检测电路,省去了外部扩充掉电检测芯片;对于时钟和串行通信速度不太敏感的系统,可以使用内部的R/C振荡电路。内部集成32K的E2PROM大大方便用户存储掉电不丢失的数据,并节省了相应的成本和10端口。由于内部已经集成了独立的波特率发生器,此系列单片机串行通信的速率可以不由内部定时器T1的溢出率来决定,这样可以让T1实现定时或者计数的功能。故选用此单片机作为该系统的控制核心器。

2.2 DC-AC逆变方案

正弦脉宽调制(SPWM)逆变器,即每半个周期内有多个脉宽组成,并且脉冲宽度符合正弦波脉冲宽度调制规律变化,则输出为正弦波,其拓扑结构主要有半桥式和全桥式。光伏发电系统并网运行时,为避免对公共电网的电力污染,也要求逆变电源输出正弦波电流,故该系统中选择全桥式正弦脉宽调制逆变器。

3. 系统总体框图

光伏并网逆变器总体框图如图1所示。

本系统采用的是一种两级式的结构,前级DC-DC变换器作为MPPT控制器实现最大功率跟踪功能,后级为全桥逆变电路,产生与电网电压同频同相的电流,使整个装置的并网功率因数为1。二者通过直流母线DClink相连,控制上相互独立。在全桥逆变器[2]与电网间加入工频变压器隔离,这样整个系统就不会向电网输出直流分量,工频变压器还起到升压的作用,这样使直流侧的输入电压具有更宽的范围。

4. 主要电路设计与参数计算

4.1 DC-AC全桥逆变器

DC-AC逆变是本设计的核心,STC12C5A32AD单片机输出的SPWM波形,由于其IO驱动能力不足,不能直接驱动由四个IGBT管G30N60组成的H桥,所以电路加入IR2110驱动芯片,该芯片驱动电路简单,成本低,最重要的就是其输出驱动波形好,有利于提高电源效率。

4.2 Buck降压斩波电路

Buck降压电路输入端电压US=60V,通过调节占空比使电压Ud=30V,Buck降压电路的输入输出关系由公式(1)确定:

式(1)其中导通占空比参考范围为0～1。

4.3单片机系统软件

单片机系统主核心模块采用了STC125A32AD单片机。这款单片机作为控制电路的核心部件,实现了数据采集、控制算法、欠压保护、显示等功能。主程序流程图如图4所示。

软件目标为控制输出电压稳定在30V,根据式(1),当输出电压低于30V,调节占空比来控制,当占空比大于95%时仍无法使输出电压达到30V,表明输入电压已无法满足要求,这时将输入输出直接连通;而低于5%时则相反,此时输入电压太高,系统已无法控制,所以直接断开电路。

4.4 滤波器设计

逆变器输出滤波器采用LC低通滤波器。由于H桥以高频的SPWM波形工作,输出滤波器的作用是滤出高次谐波[3]分量,使输出波形接近于正弦波。滤波器的设计应使输出电压谐波少,阻频特性好,滤波功率小,计算出的电感值一般不易购买,因此我们采用图5的滤波电路原理图,并且SPWM波形中所含的谐波主要是载波角频率ω及其奇次谐波。本系统采用载波频率为30kHz,远大于调制信号角频率,滤波较易实现。系统中逆变器输出频率为45-55Hz,LC滤波器截止频率,元件参数取L=10mH,C=2.2?F,计算截止频率为1.74kHz,满足设计要求。

5. 系统的同频同相[4]测试结果

仿真结果如图3所示。

从图3可以看出,当逆变器独立运行时,逆变器输出电压可以实现与电网电压的同频同相,以此来减少逆变器接入电网时的冲击;在软件中加入了中间直流侧电压闭环可以保证逆变电路的直流侧电压稳定。经过分析可以看出,逆变器采用有效外环、瞬时值内环的控制策略可以实现单位功率因数并网,满足光伏并网发电的要求,实现并网发电的目的。两电压波形比较理想,但电压在波峰和波谷处,出现波形畸变,原因如下:(1)当并网电流很小时,并网电流峰值的采样值变得很小,这样系统的采样精降低,特别在峰值附近,系统难以精确区分电流值大小,这会引起电网电压的弦度变差,引起畸变。(2)硬件采样电路的设计和参数选取上的原因,导致采样精度不够,也会出现波形的失真现象。

6 结论

单相光伏并网发电系统的功能是将太阳能电池阵列输出的直流电变换为交流电,经滤波后送入电网。本设计在进行了充分的方案对比及论证后,确定光伏并网逆变器主要由DC-DC变换器和DC-AC逆变器两部分组成,之间通过DClink连接,控制电路的核心采用STC125A32AD单片机。其中DC-DC变换器完成最大功率跟踪控制(MPPT)功能,DC-AC逆变器维持DClink中问电压稳定并将电能转换成50Hz的正弦交流电,且与电网的相电压同频和同相。由模拟仿真波形图显示,两电压波形基本一致,比较理想,光伏并网发电模拟装置频率及相位跟踪功能、欠压保护及过流保护功能等,已达到设计的基本要求。

参考文献

[1]赵争鸣刘建政孙晓瑛.太阳能光伏发电及其应用[M].北京:科学出版社,2005年7月

[2]周志敏周纪海纪爱华.逆变电源实用技术[M].北京:中国电力出版社,2005年11月

[3]邢岩肖曦王莉娜.电力电子技术基础[M].北京:机械工业出版社,2009年4月