分布式光伏发电并网与运维管理
第一章绪论
第１节太阳能及光伏发电
１、太阳能每秒钟到达地球的能量为１.７*１０１４kWh，若到达地球表面０.１%的太阳能转为电能，转变率按５%计算，则每年发电量可达７.４*１０１３kWh，相当于目前全世界能耗的４０倍。
２、太阳能的利用形式主要有光热利用、光化学转换、光伏发电三种形式。
３、Wp（峰瓦）为太阳能装置容量计算单位，是装设太阳能电池模板于标准状况下（电池温度２５℃，大气质量为ＡＭ１.５时的光谱分布，光谱辐照度１０００Ｗ/m2）下最大发电量的总和。
第２节光伏发电系统概述
１、光伏发电基本原理
光伏发电的基本原理是“光生伏特效应”（简称“光伏效应”），是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位间产生电位差的现象。“光伏效应”首先是由光子转化为电子、光能转化为电能的过程；其次，是电压及电流回路形成的过程。
光伏发电利用太阳能电池（一种类似于晶体二极管的半导体器材）的光生伏特效应直接把太阳的辐射能转变为电能。太阳能电池的基本特征和二极管类似，可以用简单的ＰＮ结来说明。当具有能量的光子射入半导体时，光与构成半导体的材料相互作用产生电子和空穴（因失去电子而带正电的电荷），如半导体中存在ＰＮ结，则电子向Ｎ型半导体扩散，空穴向Ｐ型半导体扩散，并分别聚集于两个电极部
分。若太阳能电池两端接负载，负载有电流通过。单片太阳能电池是一个薄片状的半导体ＰＮ结，标准光照条件下，额定输出电压为０.５Ｖ左右，为了获得较高的输出电压和较大的输出功率，需将多片太阳能电池采用串并联的方式连接在一起使用。太阳能电池的输出功率随光照强度不同呈现随机性特征，在不同时间、不同地点、不同安装方式下，同一块太阳能电池的输出功率也不相同。
太阳能光伏发电系统的首要部件是太阳能电池。
２、光伏发电系统类型
两种常用的分类方式：
１）运行模式
按照光伏运行模式划分，光伏发电系统主要分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统。
（１）独立光伏发电系统
也叫离网光伏发电系统，是未与公共网相连接的太阳能光伏发电系统，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。包括边远地区的村庄供电系统、太
阳能用户电源系统、通信信号电源、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
（２）并网光伏发电系统
是指发出的直流电能经转换后直接接入公共电网的光伏发电系统。可分为带蓄电池和不带蓄电池两种。带蓄电池并网光伏发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，同时兼具备用电源功能。
并网光伏发电系统按容量和接入方式不同可分为大型集中式并网光伏电站和小型分布式并网光伏两种，大型集中式并网光伏电站的主要特点是，将所发电能逆变升压后直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。小型分布式并网光伏的主要特点是，靠近用户侧接入，所发电能可就地消纳。同时，分布式光伏还具有投资小、建设快、政策支持力度大等特点。
２）接入特点
（１）污染小，环保效益突出。
（２）覆盖面积大，能量密度低。１ＭＷ光伏电站占地约需１万m2。
（3）间歇性。
（4）随机性，地域依赖性强。
（5）成本高。水电装机成本为7-10元/W，火电装机成本为3.5-4.5元/W，而光伏发电装机成本为9-15元/W。这也是制约光伏发电广泛应用的最主要因素。
根据光伏发电接入不同可分为集中式光伏发电和分布式光伏发电，其各自特点如下：
（１）集中式光伏发电特点及优缺点
名称特点优点缺点
集中式所发电能被直接输
送到大电网，由大1、选址灵活，光伏出力稳定，
削峰作用明显。
1、依赖长距离输
电线路送电入网，
电网统一调配向用户供电，与大电网之间的电力交换是单向的2、运行方式灵活，相对分布
式光伏可以更方便进行无功
和电压控制，易实现电网频率
调节。
3、建设周期短，环境适应能
力强，不需要水源、燃煤运输
等原料保障，运行成本低，便
于集中管理，受到空间的限制
小，可以很容易地实现扩容
易出现输电线路
损耗、电压跌落、
无功补偿等问题
2、大容量的集中
式光伏接入需要
有低电压穿越
（LVRT）等新的功
能
（２）分布式光伏发电特点及优缺点
名称特点优点缺点
分布式将太阳能直接转换
为电能的分布式发1、分布式光伏发电不受地域
限制，在偏远山区、岛屿等地
1、分布式光伏接
入将向电网输送
电系统，遵循就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则可以局部缓解用电紧状况。
2、分布式光伏发电接入配电
网，要求尽可能就近消纳所发
电能，能减小电能在传输过程
中的损耗
电能，引起配电网
潮流复杂化
2、分布式光伏接
入影响单向保护
的灵敏性和可靠
性
3、分布式光伏给
传统配电网运维
检修带来困难
第二章分布式光伏并网技术
第１节并网逆变系统
１、光伏逆变器
光伏逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置，主要用于把光伏发出的直流电转换成交流电，一般由升压回路和逆变桥式回路
构成。
逆变器一般包括三部分：逆变部分、控制部分和保护部分。逆变部分的功能是采用功率开关器件实现DC/AC逆变；控制部分的功能是控制整个逆变器工作；保护部分的功能是在逆变器部发生故障时起安全保护作用。
（１）集中逆变器
多组串联的光伏组件并联后接在逆变器的直流输入侧，再通过逆变器变换为交流电并入单相或三相电网。由于只有一个逆变器，系统设计成本低，但光伏组件的输出不平衡使系统损耗较多，且单逆变器结构使系统可靠性下降。目前主要应用于大规模的光伏电站。
（２）组串逆变器
光伏组件被连接成为几个相互平行的组串，每个组串都单独连接一台逆变器，故称为“组串逆变器”。该类逆变器主要应用于大中型