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分布式光伏发电系统综述

摘要：介绍了国内对分布式光伏并网的一般性规范要求；分析了分布式光伏电站的分类以及系统结构；总结了现有分布式光伏电站存在的系统方式、太阳能电池板、逆变器、并网方式，为以后分布式光伏电站的设计提供理论支持。

关键词：光伏发电；逆变器；光伏并网；太阳能电池板引言

近年来，受化石能源短缺、人类生态环境压力的影响，

大力发展绿色无污染的、可再生能源已显得尤为重要[1]。太阳能光伏发电是一种新型的可再生能源发电方式，是一种绿

色发电方式，不需要煤等燃料，对环境友好，没有转动式组件，维护简单，模块化设计，决定了其规模可大可小，可根据场地的要求调整系统容量等突出优点。

随着光伏产业的快速发展，已有许多研究着对太阳能发电系统进行了研究。文献[2-3]介绍了太阳能发电的工作原理、构成以及分类。逆变器是太阳能发电的核心部件，文献[2-6]对逆变器的结构、工作原理以及市售产品进行了详细的介绍。文献[7-8]介绍了分布式光伏发电的发展趋势以及在国内的应用，但未能提供对该分布式系统实现的支撑。文献

[9-10]中介绍了光伏发电系统的设计方法。 文献[11]提出了一

种家用小型分布式光伏发电系统结构设计。文献[12-18]介绍了分布式光伏发电系统的应用实例。文献[19]对金太阳示范工程和光电建筑项目总结了经验教训，并分析了随着光伏产业发展，我国出台的一系列补助政策。我国近三年来分布式光伏发电发展迅速，自从2009年开始了实施“金太阳”工程和光电建筑示范项目，截至到2011年年底，国家已公布的光电建筑示范项目规模约为30万千瓦，“金太阳”工程已公布的规模约为117万千瓦。国家公布的相关规划提出，2015年分布式光伏发电要达到1000万

千瓦。同时，明确提出鼓励在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统。因此，分布式光伏发电是未来的重要发展方向。在此背景下，文章先后介绍了光伏发电系统的分类、系统方案、主要组件结构以及并网方式。

系统分类

分布式发电系统主要是自产自用，必须接入公共电网，

与公共电网一起为附近的负荷供电。如果没有公共电网支

撑，分布式系统就无法保证用户的可靠性和质量。根据接入

公共电网的电压等级可将光伏发电系统分为可分为小型、中

型、大型光伏发电系统，分布式发电系统一般建在负荷侧，

是中小型光伏发电系统。根据是否配备储能环节，可将分布

式光伏发电系统分为不可调度发电系统和可调度发电系统。

1.1不可调度发电系统

不可调度发电系统由光伏电池阵列、控制器、并网逆变

器、变压器等组成，如图 1所示。在不可调度发电系统中，

当公共电网没有故障时，光伏发电系统产生的电能经过并网

逆变器变为同相同频的交流电送入公共电网；当公共电网发

生故障或者无光照时，系统将自动停止向公共电网送电。

图1不可调度发电系统框图

控制器包括光伏电池 MPPT控制器和逆变单元控制器

两部分。其中 MPPT控制器实现光伏电池的最大功率输出

的控制，保障光伏能源充分利用。

1.2可调度发电系统

由于光伏电源的不稳定性，光伏并网对电网的线路潮

流、系统保护、电能质量、运行调度、经济性等带来不良的影响。为并网光伏电站配置储能装置，是目前从电站的角度来解决电站并网对系统冲击的唯一可行方案。可调度光伏电站的典型结构包括：光伏阵列、并网逆变器、蓄电池储能环节、控制器、变压器等，如图2所示。

2可调度发电系统框图

储能系统是光伏并网发电系统的调控环节，当光照比较

充足的时候，光伏发电系统的发电量多于负荷的需求，此时储能系统将多余的电能储存起来；当光照不充足时，光伏发电系统的发电量不满足负荷的需求，此时释放储能系统内储存的能量，平衡负荷的需求，从而起到调节供用电平衡和平

滑分布式发电系统能量输出的作用，可调度发电系统将成为

今后的一个重要研究方向。

虽然，相对于不可调度发电系统来说，可调度发电系统

在电能质量、经济性、系统保护等方面的性能更优越； 但是，

由于可调度发电系统增加了储能环节，储能系统本身存在寿

命低、价格贵、体积笨重等缺点，使得可调度发电系统的应

用不及于不可调度发电系统，日前，大部分分布式光伏系统

仍采用不可调度发电系统式结构。

系统方案

目前上网型太阳能光伏发电工程的形式主要有：光伏建

筑一体化（BIPV）、地面太阳能发电场、屋顶太阳能发电系

统（BAPV）：（1）光伏建筑一体化是光伏发电系统以建筑材

料的形式作为建筑的一部分，通常为建筑屋顶和光照条件较

好的建筑立面。（2）面太阳能发电场是利用地面专门的场地

建设光伏发电