分布式电源技术相关问题的讨论

分布式电源技术相关问题的讨论

孙帅

（中国人民解放军63607部队甘肃兰州732750）

摘要：随着社会的发展，我国用电量的增加，分布式电源技术越来越广泛的应用到社会中。分布式电源的优势在于可以充分开发利用各种分散存在的能源，包括本地方便获取的化石类燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。分布式电源通常接入中低压配电系统，已列入国家“十二五”规划的智能电网的特点之一就是改进互联标准，简化联网的过程，使包含光伏发电、风力发电和先进的电池储能系统等环境友好型分布式电源安全、无缝地接入电力系统。本文分析了分布式电源的应用需要研究的技术问题，分布式电源设计涉及的问题以及对分布式电源设备的要求。

关键词：分布式电源；问题

引言

分布式电源是指位于用户附近，所发电力就地消纳，通常以10～35kV电压等级接入电网，并且要求单个并网点总装机容量不超过50MW的发电项目，具体式指天然气、太阳能、生物质能、风电、地热能等资源综合利用的发电项目。相比大型电源而言，分布式电源能够在提高经济效益的同时减少土地占用量，具有良好的环保性能。

1分布式电源系统的基本概述

分布式电源是一种具有良好节能性、环保性、小功率的新型电源系统，通常在用电负荷周围呈分布式布置，且布置规模较小，能够很好地适应周边环境。分布式电源系统通常用于用户及电力企业，对高负荷用电需求加以满足。分布式电源的实现形式、实现技术较为丰富，例如分布式太阳能技术、分布式生物质能源技术、燃料电池技术等，改变了传统电源单一形式的不足，有效提升用电质量。在分布式电源系统中，继电保护装置检测是一项重要技术，对于电网运行、分布式电源的使用安全等都有着重要影响。在设计当中，应降低电网受到分布式电源系统的影响，对继电保护进行改善，对分布式电源与主电网之间的关系进行协调，对分布式电源保护监测技术进行研发。通过对分布式电源及其保护装置的应用，能够对分布式电源继电保护问题进行有效解决，确保分布式电源得到更好的应用。

2光伏电站设计方案

2.1集中式逆变方案

集中式逆变属于比较传统的方案。其主要是电站的光伏组串经过汇流箱汇流，能量输送到逆变器后，再集中把电能从直流变换成交流。集中式方案的主要优势有：①逆变器数量少，便于管理；②逆变器元器件数量少，可靠性高；③谐波含量少，直流分量少，电能质量高；④逆变器集成度高，功率密度大，成本低；⑤逆变器各种保护功能齐全，电站安全性高；⑥有功率因素调节功能和低电压穿越功能，电网调节性好。虽然集中式逆变方案是太阳能发电在我国发展初期的主流方案，经历了市场大规模的考验，但从技术上看，其存在如下几个不足的地方。①逆变器直流侧和交流侧（既逆变器输入、输出端）传输电压等级较低，直流侧是MPPT电压，满功率时一般只有600~700V；而交流输出电压为270V或315V。传输电压等级低，线损大。②因为是在逆变器实现MPPT，因此，单台500kW逆变器只具有一路或者两路MPPT，从而1MW发电单元具有两路或者四路MPPT。对于1MW发电单元下的200多串光伏组串，只有一路或两路MPPT跟踪，很容易受现场复杂环境因素的影响，导致MPPT无法真实地反映组件最大功率点，导致发电损失。

2.2组串式逆变方案

组串式逆变方案主要指的是小能量的逆变。组串式逆变器将光伏方阵中的每一个或两个光伏组串连接至指定逆变器的直流输入端，各自完成将直流电转换为交流电的设备。组串式方案是分散MPPT，分散逆变。系统主要由组件、直流电缆、逆变器、交流汇流箱、双绕组变压器和电网组成。组串式逆变器适用于中小型屋顶光伏发电系统、小型地面电站。其主要优势有：采用模块化设计，每个光伏串对应一个逆变器，直流端具有最大功率跟踪功能，流端并联并网，其优点是不受组串间模块差异和阴影遮挡的影响，同时减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量。虽然组串式逆变器具有占地少、MPPT数量多等优势，组串式逆变方案也存在如下不足之处。①一个箱式变压器下并联40台左右的组串式逆变器，存在着谐振的风险，并且总谐波较高，单台逆变器THDI可以控制到2%，但如果超过40台逆变器并联时，总谐波会迭加，而且较难抑制。②组串式逆变器靠近光伏组件安装，其逆变后输出交流电流是长距离低压传输，传输损耗大。③组串式逆变器箱体小，功率密度高，对散热要求极高。没有直流断路器和交流断路器，也没有直流熔断器。当系统发生故障时，不容易断开。④组串式逆变器结构非常紧凑，电子元器件较多，功率器件和信号电路在同一块板上，设计和制造的难度大，可靠性稍差。如果出现故障一般需要整机替换，会极大地增加电站后续逆变器故障后的维护成本。⑤多机并联，零电压穿越功能、无功调节和有功调节等功能实现较难。

2.3集散式逆变方案

集散式逆变器将MPPT和DC/DC升压功能集成到光伏智能控制器中，然后集中将升压后的直流电经过集散式逆变器转换为交流电。集散式逆变方案主要由光伏组件、直流电缆、光伏智能控制器、逆变器、交流电缆和双绕组变压器组成。集散式逆变方案融合了组串式逆变器和集中式逆变器各自的优点：分散跟踪控制、集中并网。其在稳定性方面优于组串式，在发电收益方面大大超过集中式，同时在电能质量和并网性能方面保持了集中式的优点。这一改进主要有以下几点：①节省初始投资；②提升发电量；③高智能易维护。集散式逆变方案目前在各大电站运营情况良好。理论上该方案融合了集中式和组串式的优势，既有多路MPPT跟踪，又能进行大型集中逆变。但实际设计时，光伏智能控制器的稳定性、多路MPPT协调工作及零电压穿越功能、无功调节和有功调节等核心技术问题是集散式逆变器制造厂家需要重点关注和解决的。

3设备状态评估

光伏系统储能设备状态评估的过程主要是评估自身的运行状态和其他信息，从而为设备的风险评估和状态检修提供决策。在状态参量中分为直接观测量和间接观测量，这里的间接观测量指的是不能直接观测到、需要用直接观测量进行分析计算后得出来的参量。光伏系统储能设备状态评估参量选取主要是指结合实际运行经验，找寻最能反映设备自身状况的特征量。基于设备状态评估参量的选取，从整体上把握光伏系统储能设备的运行状态，选取合理的理论方法建立光伏系统储能设备状态评估模型。由于不同的部件定义设备事故发展或者健康状况反映的能力大小存在区别，因此通过一定的方法量化该影响的大小，确定影响权重。只考虑基于实时运行状况的状态评估，目前尚未有可以参考借鉴的光伏系统储能设备状态评估理论，但是配电网设备的状态评估方法很多，由于设备状态量较难定量化，大部分都采取了定性的评估方法。因此，需要研究出一种易于实现的准确定量化的状态评估方法和模型。根据系统性与层次性相结合的原则，咨询一些专家的意见和参考大量的相关文献，建立光伏系统储能设备状态参量基本模型。

结语

在当前社会中，电力能源是最为重要的能源之一，随着社会发展速度的加快，对电力能源的需求量也在大大增加。在传统供电系统逐渐难以满足越来越高的用电负荷的情况下，出现了分布式电源系统，可以对用户的用电需求进行更好的满足。

参考文献：

[1]崔岩.我国分布式电源发展规划与现状分析[J].电气应用，2015（09）.

[2]王紫钰，张玮亚，张可可，袁丁.灵活发电分布式电源的通用建模及控制技术研究概述[J].电气技术，2017（01）.

[3]中国电力科学研究院.Q/GDW480—2010分布式电源接入电网技术规定［S］.北京：中国电力出版社，2011.