用户侧并网剩余光伏电力问题 - 中国工业园大型光伏屋顶电站的应用与研究

　　3.4 用户侧并网剩余光伏电力问题

　　大型屋顶电站因其装机容量大，负荷具有时段性和间隔性（如长期节假日或车间停产等情况下），将会产生大量的剩余光伏电力，针对如何解决因负荷不匹配出现的剩余电力，有如下四种方式：

　　① 任其逆流。负荷区域消耗不完的电力将通过原配电变压器逆流至高压侧，原降压变压器变成升压变，其负面影响主要有二方面：一方面将影响高压侧电力系统故障特性，可能致使继电保护等装置误动或拒动；另一方面逆流将抬高原低压侧的电压水平，原400V 将升至440V 左右，将对低压侧所带负载产生一定的过电压影响甚至毁坏某些低压设备。

　　② 切除全部或部分光伏发电。采用逆功率控制系统，当一旦检测光伏发电将大于负载用电时，监控系统停止光伏发电或切除部分光伏子系统，这是当今最常用的一种方式，此方法不足之处是白白浪费了光伏发电资源。

　　③ 切换至升压系统送出。整个系统设计为低压并网和升压送电的综合系统，当用户侧产生剩余电力时，监控系统立即将系统（或部分子系统）切换至升压回路，将剩余电力通过升压站送上电网，最大化利用光伏发电资源。

　　图3-1 分布式发电接入位置变化引起电压分布变化曲线

　　④ 智能微电网接入方式；采用智能微电网的能量管理系统，将（白天）剩余光伏电力充入蓄电池系统，（晚上）通过逆变系统将电能放出供给负载。

　　上述四种方式中，第一种因其安全性和可靠性不高，一般不建设采用；第二种方式应用广泛但经济性不高，第三种和第四种有较高的经济回报效益，具有一定的创新性，只要运用得当，是值得推广的方式。

　　4. 湖南九华示范区20MW 光伏屋顶电站的设计特点

　　4.1 工程概述

　　湖南湘潭九华示范区20MW 光伏屋顶电站属于中国大型金太阳工程，是2010 年国家13 个太阳能光伏发电集中应用示范区中最大的屋顶电站工程，项目位于湖南省湘潭区九华示范区，由珠海兴业绿色建筑科技有限公司建设，项目2010年8 月完成可研性报告，次年7 月完成总体规划设计报告，8 月开始大规模施工建设，预计12 月中旬完成调试并网运行。

　　4.2 设计思路与方法

　　本工项目主要包含中国兴业（湖南）产业园区一期和二期、九华创业园区及其它园区部分建筑屋顶，现以典型的兴业园一期为代表，分析大型电站的设计特点。

　　4.2.1 基本情况

　　兴业园一期含五个大型厂房，总面积约8.68 万平方米，主要由电池片生产车间、电池组件车间、幕墙门窗加工车间、玻璃深加工车间及热能车间组成，主要负荷设备有烧结炉、扩散炉、层压机、玻璃钢化炉等。兴业园平面布局图如下：

　　图4-1 兴业园平面布局图

　　兴业园有高压总配电室一座，位于5# 厂房东北角，由高压配电室分四个回路，分别给1，3# 厂房配电室、2，4#配电室、5# 配电室及生活倒班楼箱变供电。

　　为加强示范作用，共选用单晶硅、多晶硅和非晶硅三种组件，屋顶安装情况如下：

　　表4-1 兴业产业园一期布板基本情况表

　　而兴业园一期各厂房的负荷与变压器布置情况如下：

　　表4-2 兴业园区厂房负荷与变压器分布

　　4.2.2 并网设计

　　此处略去常规的阴影分析、组串与逆变器设计、直流汇流与保护设计等部分。

　　① 并网结构形式

　　作为已获得国家财政补贴的金太阳项目，其上网电价只能与当地脱硫燃煤电价相同（湘潭地区0.44 元/KWh），而园区的工业用电综合电价是0.8 元/KWh。显而易见要实现经济效益最大化则需尽量自发自用，采取用户侧低压并网的方案。且低压并网是一种成本低、损耗小、效率高、建造简单的并网形式，通过负荷分析可知1#，3#，4# 和5# 厂房均可采用这种并网方式接入自身区域变压器。

　　再来分析2# 厂房，2# 厂房面积大负荷小，光伏容量达2.2MW， 区间负载只有0.98MW， 且变压器容量只有1250KVA，无法满足光伏接入条件。如将其接入其它厂房变压器，如1，3# 配电厂房，则必须远距离电缆敷设，需增加投资约150 多万元，且低压远距离送电电能损耗大、电压压降大，有违电力设计的经济性原则。同时考虑全厂区的预测负荷功率为6490KW，而总的光伏装机容量为7151KW，天气良好情况下交流输出可达6793KW，光伏发电将可能超过所有负载，园区配电系统将向上级电网产生逆功率，这不仅对电网，对厂区内设备都可能造成损害。故综合考虑，设计兴业园有高压总配电室一座，位于5# 厂房东北角，由高压配电室分四个回路，分别给1，3# 厂房配电室、2，4#配电室、5# 配电室及生活倒班楼箱变供电。

　　为加强示范作用，共选用单晶硅、多晶硅和非晶硅三种组件，屋顶安装情况如下：

　　将2# 厂房光伏系统升至10KV 上网，接入九华大园区10KV电网，兴业园形成以低压并网自发自用为主，高压并网卖电为辅的混合并网方式。

　　② 分散OR 单点并网

　　确定低压并网方案后，其接入位置、分散还是集中接入是紧接着要考虑的问题。为加强管理与维护、保证厂房内部配电安全性，不宜将大量的分布式（双）电源分散置入车间，从而确定集中并网的优越性，根据第三章的分析可知，大容量单点并网宜接入变压器低压母线，故在每个厂房单独设立光伏配电间的，将逆变器、光伏并网柜等设备集中汇流将光伏电力送出。光伏配电间位置设计靠近原配电室，通过铜母排与原配电母线连接，以减少交流线路投资和电能损耗。整个并网系统结构如下图：

　　图4-2 兴业园并网设计结构图