3.4 用戶側(cè)并網(wǎng)剩余光伏電力問題

　　大型屋頂電站因其裝機(jī)容量大，負(fù)荷具有時段性和間隔性（如長期節(jié)假日或車間停產(chǎn)等情況下），將會產(chǎn)生大量的剩余光伏電力，針對如何解決因負(fù)荷不匹配出現(xiàn)的剩余電力，有如下四種方式：

　　① 任其逆流。負(fù)荷區(qū)域消耗不完的電力將通過原配電變壓器逆流至高壓側(cè)，原降壓變壓器變成升壓變，其負(fù)面影響主要有二方面：一方面將影響高壓側(cè)電力系統(tǒng)故障特性，可能致使繼電保護(hù)等裝置誤動或拒動；另一方面逆流將抬高原低壓側(cè)的電壓水平，原400V 將升至440V 左右，將對低壓側(cè)所帶負(fù)載產(chǎn)生一定的過電壓影響甚至毀壞某些低壓設(shè)備。

　?、?切除全部或部分光伏發(fā)電。采用逆功率控制系統(tǒng)，當(dāng)一旦檢測光伏發(fā)電將大于負(fù)載用電時，監(jiān)控系統(tǒng)停止光伏發(fā)電或切除部分光伏子系統(tǒng)，這是當(dāng)今最常用的一種方式，此方法不足之處是白白浪費(fèi)了光伏發(fā)電資源。

　　③ 切換至升壓系統(tǒng)送出。整個系統(tǒng)設(shè)計為低壓并網(wǎng)和升壓送電的綜合系統(tǒng)，當(dāng)用戶側(cè)產(chǎn)生剩余電力時，監(jiān)控系統(tǒng)立即將系統(tǒng)（或部分子系統(tǒng)）切換至升壓回路，將剩余電力通過升壓站送上電網(wǎng)，最大化利用光伏發(fā)電資源。

　　圖3-1 分布式發(fā)電接入位置變化引起電壓分布變化曲線

　　④ 智能微電網(wǎng)接入方式；采用智能微電網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，將（白天）剩余光伏電力充入蓄電池系統(tǒng)，（晚上）通過逆變系統(tǒng)將電能放出供給負(fù)載。

　　上述四種方式中，第一種因其安全性和可靠性不高，一般不建設(shè)采用；第二種方式應(yīng)用廣泛但經(jīng)濟(jì)性不高，第三種和第四種有較高的經(jīng)濟(jì)回報效益，具有一定的創(chuàng)新性，只要運(yùn)用得當(dāng)，是值得推廣的方式。

　　4. 湖南九華示范區(qū)20MW 光伏屋頂電站的設(shè)計特點(diǎn)

　　4.1 工程概述

　　湖南湘潭九華示范區(qū)20MW 光伏屋頂電站屬于中國大型金太陽工程，是2010 年國家13 個太陽能光伏發(fā)電集中應(yīng)用示范區(qū)中最大的屋頂電站工程，項(xiàng)目位于湖南省湘潭區(qū)九華示范區(qū)，由珠海興業(yè)綠色建筑科技有限公司建設(shè)，項(xiàng)目2010年8 月完成可研性報告，次年7 月完成總體規(guī)劃設(shè)計報告，8 月開始大規(guī)模施工建設(shè)，預(yù)計12 月中旬完成調(diào)試并網(wǎng)運(yùn)行。

　　4.2 設(shè)計思路與方法

　　本工項(xiàng)目主要包含中國興業(yè)（湖南）產(chǎn)業(yè)園區(qū)一期和二期、九華創(chuàng)業(yè)園區(qū)及其它園區(qū)部分建筑屋頂，現(xiàn)以典型的興業(yè)園一期為代表，分析大型電站的設(shè)計特點(diǎn)。

　　4.2.1 基本情況

　　興業(yè)園一期含五個大型廠房，總面積約8.68 萬平方米，主要由電池片生產(chǎn)車間、電池組件車間、幕墻門窗加工車間、玻璃深加工車間及熱能車間組成，主要負(fù)荷設(shè)備有燒結(jié)爐、擴(kuò)散爐、層壓機(jī)、玻璃鋼化爐等。興業(yè)園平面布局圖如下：

　　圖4-1 興業(yè)園平面布局圖

　　興業(yè)園有高壓總配電室一座，位于5# 廠房東北角，由高壓配電室分四個回路，分別給1，3# 廠房配電室、2，4#配電室、5# 配電室及生活倒班樓箱變供電。

　　為加強(qiáng)示范作用，共選用單晶硅、多晶硅和非晶硅三種組件，屋頂安裝情況如下：

　　表4-1 興業(yè)產(chǎn)業(yè)園一期布板基本情況表

　　而興業(yè)園一期各廠房的負(fù)荷與變壓器布置情況如下：

　　表4-2 興業(yè)園區(qū)廠房負(fù)荷與變壓器分布

　　4.2.2 并網(wǎng)設(shè)計

　　此處略去常規(guī)的陰影分析、組串與逆變器設(shè)計、直流匯流與保護(hù)設(shè)計等部分。

　?、?并網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式

　　作為已獲得國家財政補(bǔ)貼的金太陽項(xiàng)目，其上網(wǎng)電價只能與當(dāng)?shù)孛摿蛉济弘妰r相同（湘潭地區(qū)0.44 元/KWh），而園區(qū)的工業(yè)用電綜合電價是0.8 元/KWh。顯而易見要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化則需盡量自發(fā)自用，采取用戶側(cè)低壓并網(wǎng)的方案。且低壓并網(wǎng)是一種成本低、損耗小、效率高、建造簡單的并網(wǎng)形式，通過負(fù)荷分析可知1#，3#，4# 和5# 廠房均可采用這種并網(wǎng)方式接入自身區(qū)域變壓器。

　　再來分析2# 廠房，2# 廠房面積大負(fù)荷小，光伏容量達(dá)2.2MW， 區(qū)間負(fù)載只有0.98MW， 且變壓器容量只有1250KVA，無法滿足光伏接入條件。如將其接入其它廠房變壓器，如1，3# 配電廠房，則必須遠(yuǎn)距離電纜敷設(shè)，需增加投資約150 多萬元，且低壓遠(yuǎn)距離送電電能損耗大、電壓壓降大，有違電力設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性原則。同時考慮全廠區(qū)的預(yù)測負(fù)荷功率為6490KW，而總的光伏裝機(jī)容量為7151KW，天氣良好情況下交流輸出可達(dá)6793KW，光伏發(fā)電將可能超過所有負(fù)載，園區(qū)配電系統(tǒng)將向上級電網(wǎng)產(chǎn)生逆功率，這不僅對電網(wǎng)，對廠區(qū)內(nèi)設(shè)備都可能造成損害。故綜合考慮，設(shè)計興業(yè)園有高壓總配電室一座，位于5# 廠房東北角，由高壓配電室分四個回路，分別給1，3# 廠房配電室、2，4#配電室、5# 配電室及生活倒班樓箱變供電。

　　為加強(qiáng)示范作用，共選用單晶硅、多晶硅和非晶硅三種組件，屋頂安裝情況如下：

　　將2# 廠房光伏系統(tǒng)升至10KV 上網(wǎng)，接入九華大園區(qū)10KV電網(wǎng)，興業(yè)園形成以低壓并網(wǎng)自發(fā)自用為主，高壓并網(wǎng)賣電為輔的混合并網(wǎng)方式。

　?、?分散OR 單點(diǎn)并網(wǎng)

　　確定低壓并網(wǎng)方案后，其接入位置、分散還是集中接入是緊接著要考慮的問題。為加強(qiáng)管理與維護(hù)、保證廠房內(nèi)部配電安全性，不宜將大量的分布式（雙）電源分散置入車間，從而確定集中并網(wǎng)的優(yōu)越性，根據(jù)第三章的分析可知，大容量單點(diǎn)并網(wǎng)宜接入變壓器低壓母線，故在每個廠房單獨(dú)設(shè)立光伏配電間的，將逆變器、光伏并網(wǎng)柜等設(shè)備集中匯流將光伏電力送出。光伏配電間位置設(shè)計靠近原配電室，通過銅母排與原配電母線連接，以減少交流線路投資和電能損耗。整個并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：

　　圖4-2 興業(yè)園并網(wǎng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖