工程应用实例

4．4．4　工程应用实例

1）联网供电

太阳能光伏发电系统与常规电网联网应用是一条经济实惠的途径，可以扩大清洁能源的应用范围；可以节省蓄电池设备，以电网作为储能装置，比独立的太阳能光伏发电系统节省投资35%～45%；可以就近就地分散供电，改善电力系统的负荷平衡，并降低线路损耗；可以改善峰时用电，起到调峰作用。太阳能光伏发电系统与常规电网联网应用结构如图4．19所示。

图4．19　联网应用结构图

光伏发电系统与常规电网相联，在白天有阳光照射时，发电量大，负载用电量小，可以把光伏系统所发的多余电力输送到电网中去；到了晚上或阴雨天气时，负载所需电力可以由电网来供应，这样便可以省去储能用的蓄电池。联网应用结构设有太阳能电池方阵、防雷系统、控制器、联网逆变器、联网配电控制器等。输出、输入电度表是为了方便计量而设置的。联网负载电压一般为220V单相或380V三相，所接入的电网是商用低压电网。

在联网应用中，供电部门往往担心会影响电网的稳定性，这点是需要十分注意的。众所周知，“联网供电”中太阳能光伏发电系统的逆变器输出是与常规电网并联的，因此联网供电又叫并网供电。当一组电源与另一组电源并联时，必须保持两组电源的电压、相位、频率等电气特性一致，否则就会产生两组电源相互之间的充放电，造成整个电源系统的内耗和不稳定。

采用联网供电需要保证太阳能光伏系统向本身交流负载提供电能和向公共电网发送电能时的电能质量始终处于受控状态，保证在电网低压接入时对外供电的影响最小。根据以上要求，通常采取以下措施：

①联网的光伏发电系统在与公共电网连接时通过变压器等进行电气隔离，形成与公共电网市政供电线路之间有明显分界点；并且保证并网太阳能光伏发电系统的发电容量在上级变压器容量的20%以内；同时实现直流隔离，使逆变器向电网馈送的直流电流分量不超过其交流额定值的1%；

②使太阳能光伏发电系统的输出电压、相位、频率、谐波和功率因数等参数在满足实用要求的同时，能够联动公共电网的相关参数，即实行实时采样和自控，自控装置应对公共电网的电压、相位、频率等参数进行采样，并以采样值实时调整逆变器的输出，以保证并网光伏发电系统与公共电网的同步运行。

③设置相应的并网保护装置，一旦出现光伏系统或电网发电异常或故障时，能够自动将光伏系统与电网分离。

2）北京某绿色智能建筑太阳能光伏发电系统与常规电网联网供电实例

该工程联网供电的组成原理如图4．20所示。它包括太阳能电池方阵、防雷保护、断路开关、逆变器、配电柜等。为了监测控制的要求，系统中专门设置了监测控制系统、运行显示器和摄像机等设备。

为了适应太阳能光伏系统在低压端联网的切换与自动补借，在太阳能光伏发电系统中采取了以下措施：

图4．20　某工程联网供电组成原理

①在负荷设计上采用三台逆变器保证多运行模式下光伏系统三相输出的平衡，达到三相电压的最大不平衡度不超过4%。

②采用了交流电源跟踪技术，当公共电网供电端的电压和频率等参数在正常范围内变化时，联网光伏发电系统的输出可跟踪公共电网的电压和频率、相位等变化，随时调整其交流输出功率、电流、频率和相位，控制高次谐波分量，使之与电网相匹配。光伏发电系统的输出电压总谐波畸变小于5%，输出电流总谐波畸变小于5%，各次谐波电流含有率小于3%，输出频率偏差值小于50±0．5Hz，从而在运行时不会造成电网电压波形过度畸变，导致过度的谐波电流注入电网。

③在太阳能光伏发电系统中，设置了三级断路开关，实施过压、欠压保护，保证设备和人身安全，防止事故范围的扩大。特别是一旦发生联网光伏发电系统电网失压时，自控装置将在1 s内动作，把光伏系统与电网断开。

④在建筑智能化系统的实施中，开发并完成了太阳能光伏发电系统与建筑设备自动化系统的接口和集成技术，实现了楼宇自动化系统对太阳能光伏发电系统的二次监控，进一步提高了太阳能光伏发电系统与公共电网之间的安全性。