1.1 光伏電站的分類

1.1.1 光伏電站的主要類型與構(gòu)成

利用光伏陣列將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)，統(tǒng)稱為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)其運(yùn)行模式是否與公共電網(wǎng)相連可以分為離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)以及混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)。

離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)不與公共電網(wǎng)相連，其產(chǎn)生的電能在自身系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行消納而不饋入電網(wǎng)，該系統(tǒng)往往具備儲(chǔ)能裝置，以在沒有光照的情況下供負(fù)載使用，產(chǎn)生的剩余電力只能做棄電處理，該系統(tǒng)為交流負(fù)載供電時(shí)需要安裝逆變裝置。離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于偏遠(yuǎn)山區(qū)、無電區(qū)、海島、通信基站等公共電網(wǎng)不容易到達(dá)的場所。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)與公共電網(wǎng)相連，其產(chǎn)生的直流電通過逆變后轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同幅、同頻、同相的交流電，并直接或再變壓后饋入電網(wǎng)，該類系統(tǒng)往往不需要儲(chǔ)能裝置，其主要形式包括分布式光伏電站和集中式光伏電站。

混合型光伏發(fā)電系統(tǒng)兼具離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的特性，把光伏陣列產(chǎn)生的電能饋入公共電網(wǎng)的同時(shí)亦可將部分電能儲(chǔ)存于蓄電設(shè)備中，為負(fù)載供電時(shí)逆變設(shè)備可以快速地在公共電網(wǎng)和蓄電設(shè)備之間進(jìn)行切換，該類系統(tǒng)主要為了保證敏感負(fù)載供電的可靠性以及作為公共電力不穩(wěn)定地區(qū)的電力補(bǔ)充。圖1-1為光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類及應(yīng)用方向。

就光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模和應(yīng)用形式而言，有簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)之分。例如最簡單的光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)只包含太陽電池和負(fù)載，而復(fù)雜的地面光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏方陣、控制器、蓄電池、逆變器、匯流箱、低壓柜、高壓柜、防雷器、系統(tǒng)檢測設(shè)備、升壓并網(wǎng)設(shè)備等部分組成。典型光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成如圖1-2所示。

1.1.2 光伏電站的規(guī)模

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)是將光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能輸送到公共電網(wǎng)上。此系統(tǒng)與公用電網(wǎng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口相連接，類似一個(gè)小型的發(fā)電廠連接到國家電網(wǎng)的連接方式，從而成為電網(wǎng)的補(bǔ)充。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)已開始進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用階段，成為電力工業(yè)組成部分的重要發(fā)展方向。

并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)可依據(jù)裝機(jī)容量或電壓等級，對光伏電站進(jìn)行劃分。根據(jù)光伏電站的裝機(jī)容量，可分為小規(guī)模（100kW以下）、中規(guī)模（100kW～1MW）、大規(guī)模（1～10MW）和超大規(guī)模（10MW以上）。

根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)模，并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為集中式和分布式兩種類型。集中式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)一般會(huì)選址于太陽能資源較為穩(wěn)定且豐富的荒漠沙地、山地、水面等構(gòu)建大型光伏電站，接入高壓輸電系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電，充分利用太陽能輻射與用電負(fù)荷的正調(diào)峰作用，能夠起到削峰的作用，集中式并網(wǎng)型并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電規(guī)模一般超過1 MW，甚至達(dá)到幾十、幾百兆瓦。分布式并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)選址較為靈活，主要基于建筑物表面，如光伏建筑一體化系統(tǒng)、光伏蔬菜大棚等，就近解決用戶的用電問題，通過并網(wǎng)的形式實(shí)現(xiàn)供電差額的補(bǔ)償與傳送，一般接入電網(wǎng)的電壓等級不高，電站規(guī)模可以從幾千瓦到幾百千瓦。并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類如圖1-3所示。

1.1.3 并網(wǎng)接入電壓等級

還可以通過光伏電站的電壓等級對光伏電站規(guī)模進(jìn)行劃分。綜合考慮不同電壓等級電網(wǎng)的輸配電容量、電能質(zhì)量等技術(shù)要求，根據(jù)光伏電站接入電網(wǎng)的電壓等級，其可分為小型、中型、大型光伏電站。

小型光伏電站——接入電壓等級為0.4kV低壓電網(wǎng)的光伏電站。

中型光伏電站——接入電壓等級為10～35kV電網(wǎng)的光伏電站。

大型光伏電站——接入電壓等級為66kV及以上電網(wǎng)的光伏電站。

小型光伏電站的裝機(jī)容量一般不超過200kW（峰值）。

光伏電站接入公用電網(wǎng)一般有3種方式。

（1）大型光伏電站接入公用電網(wǎng)的方式

大型光伏電站是以專線接入電力系統(tǒng)的變電站，其接入公用電網(wǎng)的電壓等級通常在66kV以上。專線接入66kV公共電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。

（2）中型光伏電站接入公用電網(wǎng)的方式

中型光伏電站以T接方式接入公用電網(wǎng)，要求光伏電站的容量應(yīng)小于公用電網(wǎng)線路最大輸送容量的30%，其接入電網(wǎng)的技術(shù)要求如下：

1）公共連接點(diǎn)應(yīng)安裝易操作，具有明顯開斷點(diǎn)的開斷設(shè)備。

2）公共連接點(diǎn)應(yīng)具備失壓跳閘及檢有壓合閘功能，失壓跳閘定值宜整定為30%U_N、10s，檢有壓定值宜整定為85%U_N。

T接方式接入10kV公共電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖1-5所示。

T接方式接入10kV公共電網(wǎng)技術(shù)要求如下：

1）10kV公網(wǎng)線路投入自動(dòng)重合閘時(shí)，應(yīng)調(diào)整重合閘時(shí)間或增加檢無壓重合功能。

2）公共連接點(diǎn)（用戶進(jìn)線開關(guān)）應(yīng)安裝易操作、可閉鎖、具有明顯開斷點(diǎn)、帶接地功能、可開斷故障電流，具備失壓跳閘及檢有壓合閘功能的開斷設(shè)備。

3）失壓跳閘定值宜整定為30%U_N、10s，檢有壓定值宜整定為85%U_N。

4）配電自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)故障隔離功能，應(yīng)適應(yīng)分布式光伏接入，以確保定位準(zhǔn)確，隔離策略正確。

（3）小型光伏電站接入公用電網(wǎng)的方式

小型光伏電站的容量小于或等于上一級變壓器供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷的25%，可直接接入380V配電電網(wǎng)。其典型接線方式如圖1-6所示。其主要技術(shù)要求如下：

1）公共連接點(diǎn)（用戶進(jìn)線開關(guān)）應(yīng)安裝易操作、具有開關(guān)位置狀態(tài)明顯指示、帶接地、可開斷故障電流的開關(guān)設(shè)備，并具備失壓跳閘及檢有壓合閘功能，失壓跳閘動(dòng)作定值宜整定為30%U_N、10s動(dòng)作。

2）公共電網(wǎng)恢復(fù)供電后，分布式光伏需經(jīng)有壓檢定方可合閘，檢有壓定值宜整定為85%U_N。

3）并網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)易于操作、有明顯斷開指示、具備過流保護(hù)功能的開關(guān)設(shè)備。

4）分布式光伏的電能計(jì)量裝置應(yīng)具備電流、電壓、功率、電量等信息采集和三相電流不平衡監(jiān)測功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和上傳。

5）接入380V電網(wǎng)的分布式光伏，應(yīng)采用三相逆變器，在同一位置三相同時(shí)接入電網(wǎng)。

6）采用220V分布式光伏接入方案時(shí)，應(yīng)校核同一臺區(qū)每相接入的光伏發(fā)電總?cè)萘浚乐钩霈F(xiàn)三相功率不平衡問題。

7）接入220V/380V分布式光伏并網(wǎng)驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)對公共連接點(diǎn)的諧波情況進(jìn)行校核。