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1、居民分布式光伏应用技术及安全培训一、光伏发电工作原理（一）交流电和直流电的基本概念交流电的大小和方向都随时间变化而变化，是按正弦波变化的，其变化频率 为50HZ ；直流电的方向则不随时间变化，但大小可能变化，一般稳恒的直流电 其大小和方向都不变。直流电不按正弦波变化的，没有频率变化。（图 1、2）（二）交、直流变换的基本概念1.整流：将交流电变换成直流电的过程称为整流（把正弦波变换成直线），把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整 流器。2.逆变：将直流电变换成交流电的过程称为逆变（把直线变换成交变方波，频率参考为50HZ）,把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实
2、现逆变过程的 装置称为逆变设备或逆变器。（图3）（三）光伏并网发电工作原理工作原理：光伏并网系统将光伏电池通过串并联组成光伏电池阵列，将太阳能转化为直流电能，再利用并网逆变器，将直流电转化为交流电馈送电网。光伏 并网系统根据其是否含有储能设备分为可调式并网型光伏发电系统和不可调式 并网光伏发电系统（目前市本级居民光伏发电除新塍沙家浜杨建荣用户为储能可 调式并网型外，其他全部为不可调式并网光伏发电系统）。（图4）二、光伏发电系统的组成（一）光伏发电系统组成太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池（图5）、蓄电池（图6）、控制器（图7）和逆变器（图8）等组成。太阳能电池：基于半导体的光伏效应，将太阳光辐
3、射能直接转换为电能，送 蓄电池储存或供给负载，是太阳能光电转换的最核心的器件。蓄电池：储存太阳能电池受光照时所发出的电能并可随时向负载供电。控制器：控制整个光伏发电系统的工作状态, 并对蓄电池起到过充电保护、 过放电保护的作用。逆变器：把太阳能电池输出的直流电变换成与电网相同电压和频率的交流电, 同时还起到调节电力的作用。无论是住宅并网光伏系统还是集中式并网光伏系统 , 其核心技术是并网逆 变器及其控制。目前市本级居民分布式光伏发电系统大部分不具备储能设备，没 有配置蓄电池，而是直接发电供负载使用或上网。（二）光伏发电系统逆变器的特性 要了解并网与离网概念 1并网。是指发电系统与市电电网有直接
4、的电气连接，并网型光伏发电系 统是指将光伏电池输出的直流电能通过功率变换装置与电网连接在一起，可以向 电网输送有功功率和无功功率的发电系统，一般包括光伏阵列、控制器、逆变器、 储能控制器、储能装置等。2离网。是指发电系统与市电电网没有直接的电气连接，离网型光伏发电 系统是指将光伏电池或储能设备输出的直流电能通过功率变换装置，单独直接供 给负载使用。3光伏逆变器类型。光伏系统能否并网取决于光伏逆变器，与光伏板本身 无关，光伏逆变器可分为离网型和并网型。并网型逆变器指的是逆变器需要在电网的支持下才能正常运行，在逆变器正 常运行时，需要电网对其做频率、电压的参考，在这种情况下电网一旦断电、参 考消失
5、，在外界没有交流信号的前提下并网逆变器会自动保护关机，那么逆变器 也就无法正常发电（这是并网型逆变器具有孤岛保护功能的一个特点）；而离网 型逆变器不需要电网支持，电网一旦断电，离网型逆变器仍可自己运行发电。三、居民光伏发电接入方式 居民分布式光伏是指自然人利用拥有使用权的房屋、建筑物、非农耕土地等 场所，建设以380/220V电压等级接入电网的光伏发电系统。接入用户内部可采用全部上网、全部自用、自发自用余电上网三种方式，由用户自行选择。目前居民光伏按接入方式可分为直接接入公用电网的居民光伏电 站（电量全部上网）和接入用户内部电网的居民分布式光伏（电量自发自用余电 上网或全部自用）。（一）自发自
6、用、余电上网方式 “自发自用，余电上网”是指分布式光伏发电系统所发电力主要由电力用户 自己使用，多余电量馈入电网。它是分布式光伏发电的一种消纳方式。对于这种 运行模式，光伏并网点设在用户电表的负载侧。主要设备：太阳能电池板若干、并网逆变器1 台、双向（售电、上网）计量 表1 只、光伏发电计量表（单向）1 只、并网专用开关（失压开关）1 只、光伏 侧刀开关1 把、表前隔离开关 1 把。如（图9）所示：-6-O-O-CF-O-O用户用户低压母线b”38/0.22进户线（接户线）太阳能电苗逆变器 居居居居居居居居居居居6-0-6-o-o-v-oI用户iI孤岛区域表前隔离开关用户（售电、上网）双向计量
7、电能表沽权分界点支开关光伏发电光伏发电系统计量电能|（单向）闸刀低压并网开关并网点; 用.电设备（二）全部上网方式“全部上网方式”是指分布式光伏发电系统所发电力全额馈入电网，对于这种运行模式，光伏并网点设在用户电表的负载侧，接入点选择在用户售电关口计量表计的前端。主要设备：太阳能电池板若干、并网逆变器1 台、双向（售电、上网）计量 表1 只 1 只、并网专用开关（失压开关）1 只、光伏侧刀开关1 把。如（图10） 所示：10K线路低压母线用户r-O-0-oo-o-o-o0040 ；0：.38/0：22进户线“（接户线）闸刀开关用电计费电能表（单向）表前隔离开关用户（售电、上网） 双向计量电能表
8、（三）用户售电量、上网电量、发电量结算及配变台区线损统计1. 自发自用、余电上网方式双向（售电、上网）计量表：正向读数为售电量（支付国家电费）、反向读 数为上网电量（支付上网电费）。光伏发电计量表（单向）：读数为发电量（支付发电补贴）。2. 全部上网方式全部上网方式与现有用户用电计量没有关系 双向（售电、上网）计量表：正向读数为售电量（光伏设备用网电的电量） 反向读数为上网（发电）电量。3. 配变台区线损统计（图 11）光伏用户台区线损计算分析图供电量=配变终端正向电量（A） +光伏用户反向上网电量（B1+B2+B3 ）售电量=配变终端反向电量（B）+用户正向电量（A1+A2+A3）线损率=（
9、供电量-售电量）/供电量*100%、并网光伏发电系统对配电网的影响（一）孤岛效应安全问题1光伏发电孤岛效应光伏系统等分布式电源接配电网后，可能会产生一种新的运行方式孤岛运 行，即电网失压时，光伏系统仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电，这 种现象叫光伏发电孤岛效应，如（图 12）所示： 口口口居居居居居居居居居居居低压母线T9LYAY用表前隔离开关2孤岛效应可能造成以下危害或不利影响1）危及配电网检修维护人员和用户的人身安全。（2）与孤岛地区相连的用户供电质量受影响 （频率和电压偏出正常运行范 围） ，用电设备损坏。3）孤岛内部的保护装置无法协调。（4）电网供电恢复后会造成相位不同步。（5
10、）孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压。（6）单相分布式发电系统会造成系统二相负载欠相供电。 3光伏发电系统防（反）孤岛常用设备（1）并网逆变器（图 8）：电网一旦断电，并网逆变器自动保护关机，逆变器就无法正常发电。恢复并网时，在系统电压频率恢复正常后, 光伏系统需要 经过一个可调的延时时间后才能重新并网，这个延时一般为20s到5 min,取决 于当地条件。（2）并网专用开关（图13）：具备失压跳闸及检有压合闸功能，实现对线 路的保护。此开关要求易于操作、可闭锁、且具有明显断开点。上述二个设备在电网失压时洸伏系统必须在规定的时限（0.5s2s）内与电 网断开,防止出现孤岛效应。（3）防误双
11、投刀开关（图 14）：适用于并、离网型逆变器的发电系统，用 于切换并网与离网模式的电源。（二）对电能质量的影响光伏系统通过逆变器并网， 易产生谐波、三相电流不平衡；输出功率的随 机性易造成电网电压波动、闪变。分布式光伏直接在用户侧接人电网，电能质量 可能直接影响用户电器设备的安全。1. 引起电压波动。光伏系统的发电功率随太阳辐照度而变, 可能会造成配电 线路的电压波动和闪变, 若跟负荷改变叠加在一起, 将会引起更大的电压波动和 闪变。2. 注入谐波电流。由于光伏系统的能量转换具有间歇性和不稳定性，且光 伏系统采用电力电子换流器的分布式发电单元，不可避免地会对系统注入谐波电 流，谐波电流注入同时
12、引起系统电压畸变。（三）对供电可靠性的影响 现有低压配电网系统主要是中性点接地，单侧电源辐射型供电。光伏并网后， 使配电网从放射状结构变为多电源结构， 改变了传统配电网功率单向流动的状 况，潮流、短路电流、剩余电流的大小、流向以及分布特性均发生改变，增加配 电运行及供电可靠率的复杂性。五、居民分布式光伏系统运行管理（一）台账管理。各供电所应建立分布式光伏用户台账，具体内容：用户名 （户号）、光伏项目名称、消纳方式、光伏装机容量（千瓦）、电力用户受电容量 （千伏安）、并网接入电压等级、变电所名称、并网线路名称、接入点数目、接入 点具体位置、接入点容量、并网投运日期、联系方式、光伏设备运行检查情况
13、、 检查日期等。（二）运行检查。各供电所对居民分布式光伏用户开展并网运行检查，每年 不少于两次。检查中发现居民分布式光伏用户存在不符合并网调度（运行）协议 或威胁电网安全的情况，各供电所应及时发送整改通知单，限期整改。（三）安全标识。各供电所应在连接光伏系统和电网的专用低压开关柜、接 入点处设置醒目标识，标识应标明 “ 双电源”或“光伏发电”等提示性文字和 符号；在PMS2.0配变台区低压线路相应的杆位、接入点处应有明显的警示图形 标志。六、光伏用户区域配电网施工及检修安全措施光伏系统等分布式电源的接人给配电网的施工与检修维护带来了很大的影 响， 由于难以对众多的分布式电源进行控制， 停电检修
14、计划安排的难度增加， 配电网现场作业安全风险加大，可能危及检修维护人员的生命安全。因此， 必 须结合实际， 严格执行国家电网公司电力安全工作规程 （电力线路部分）的 相关规定，确保安全作业，重点是严格执行保证安全的组织措施和技术措施。（一）保证安全的组织措施1严格执行现场勘察制度。由于配电网存在光伏系统等分布式电源，形成 双电源或多电源， 配电网检修施工现场环境更加复杂，安全风险加大，工作票 签发人应组织进行现场勘察。勘察清楚需要停电的范围、保留的带电部位（包括光伏系统等分布式电源设 备情况及作业现场的条件、环境及其他危险点、制订预控措施；对危险性、复杂 性和困难程度较大的作业项目，应编制组织
15、措施、技术措施、安全措施。2 严格执行工作票制度。使用电力线路第一种工作票的， 在“ 安全措施” 栏中， 应将光伏系统等分布式电源接人电网的开关或刀闸（表前隔离开关）拉 开， 并在合适的位置挂接地线（如启用低压母线反孤岛接地闸刀，则应严格按 照运检部门制定的操作规程执行）。3 严格执行工作许可制度。配电线路停电检修，工作许可人应在线路可能 受电的各方面 （含并网光伏系统等分布式电源 ）都拉闸停电, 并挂好操作接地线 后，方能发出许可工作的命令。4严格执行工作监护制度。光伏系统等分布式电源并人电网后 , 配电线路 工作应属于（安规2.5.2 规定的“有触电危险、施工复杂容易发生事故的工作”， 所以， 工作票签发人或工作负责人应增设专责监护人和确定被监护的人员。（二）保证安全的技术措施1 停电。接有光伏系统的配电网，进行配电线路停电作业前，应做好下列 安全措施： 断开光伏系统与电网连接的断路器（开关）和隔离开关（刀闸）；停电设 备应有明显的断开点，若无法观察到停电设备的断开点， 应有能
