地域并网太阳能光伏系统设计与应用

传统的太阳能光伏系统如图5.12所示，该系统主要由太阳电池、逆变器、控制器、自动保护系统、负荷等构成。其特点是太阳能光伏系统分别与电力系统的配电线相连。各太阳能光伏系统的剩余电能直接送往电力系统 (称为卖电); 各负荷的所需电能不足时，直接从电力系统得到电能 (称为买电)。

图5.12 传统的太阳能光伏系统

传统的太阳能光伏系统存在如下的问题:

1. 孤岛运行问题

所谓孤岛运行问题，是指当电力系统的某处出现事故时，尽管将此处与电力系统的其他线路断开，但此处如果接有太阳能光伏系统的话，太阳能光伏系统的电能会流向该处，有可能导致事故处理人员触电，严重的会造成人身伤亡。

2. 电压上升问题

由于大量的太阳能光伏系统与电力系统集中并网 (Centralized PV System)，晴天时太阳能光伏系统的剩余电能会同时送往电力系统，使电力系统的电压上升，导致供电质量下降。

3. 太阳能发电的成本问题

目前，太阳能发电的价格太高是制约太阳能发电普及PV的重要因素，如何降低成本是人们最为关注的问题。

4. 负荷均衡问题

为了满足最大负荷的需要，必须相应地增加发电设备的容量，但这样会使设备投资增加，不经济。(www.xing528.com)

为了解决上述问题，著者提出了地域并网型太阳能光伏系统 (Grid System in Community)。如图5.13所示，图中的虚线部分为地域并网太阳能光伏系统的核心部分。各负荷、太阳能发电站以及电能储存系统与地域配电线相连，然后在某处接入电力系统的高压配电线。

太阳能发电站可以设在某地域的建筑物的壁面，学校、住宅等的屋顶、空地等处，太阳能发电站、电能储存系统以及地域配电线等设备可由独立于电力系统的第三者 (公司) 建造并经营。

图5.13 地域并网型太阳能光伏系统

该系统的特点是:

(1) 太阳能发电站 (可由多个太阳能光伏系统组成) 发出的电能首先向地域内的负荷供电，有剩余电能时，电能储存系统先将其储存起来，若仍有剩余电能则卖给电力系统; 太阳能发电站的出力不能满足负荷的需要时，先由电能储存系统供电，仍不足时则从电力系统买电。这种并网系统与传统的并网系统相比，可以减少买、卖电量。太阳能发电站发出的电能可以在地域内得到有效利用，提高电能的利用率。

(2) 地域并网太阳能光伏系统通过系统并网装置 (内设有开关) 与电力系统相连。当电力系统的某处出现故障时，系统并网装置检测出故障，并自动断开开关，使太阳能光伏系统与电力系统分离，防止太阳能光伏系统的电能流向电力系统，有利于检修与维护。因此这种并网系统可以很好地解决孤岛运行问题。

(3) 地域并网太阳能光伏系统通过系统并网装置与电力系统相连，所以只需在并网处安装电压调整装置或使用其他方法，就可解决由于太阳能光伏系统同时向电力系统送电时所造成的系统电压上升问题。

(4) 由上述的特点 (1) 可知，与传统的并网系统相比，太阳能光伏系统的电能首先供给地域内的负荷，若仍有剩余电能则由电能储存系统储存，因此，剩余电能可以得到有效利用，可以大大降低成本，有助于太阳能发电的应用与普及。

(5) 负荷均衡问题。由于设置了电能储存装置，可以将太阳能发电的剩余电能储存起来，可在最大负荷时电能储存装置向负荷提供电能，因此可以起到均衡负荷的作用，从而大大减少调峰设备，节约投资。