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一起來了解一下光伏並網發電
作者:admin    發布日期:2018/10/11     關注次數:     二維碼分享
太陽能光伏發電是依靠太陽能電池組件,利用半導體材料的電子學特性,將光能轉化成電能。並網發電係統通過光伏數組將接收來的太陽輻射能量經過高頻直流轉換後變成高壓直流電,經過逆變器逆變後向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流。2012年11月,在我國光伏產業麵臨歐美“雙反”圍剿、國外市場急劇萎縮的背景下,國家電網公司出台政策,對適用範圍內的分布式光伏發電項目提供免費並網服務。

概念

編輯
光伏並網發電係統就是太陽能光伏發電係統與常規電網相連,共同承擔供電任務。當有陽光時,逆變器光伏係統所發的直流電逆變成正弦交流電,產生的交流電可以直接供給交流負載,然後將剩餘的電能輸入電網,或者直接將產生的全部電能並入電網。在沒有太陽時,負載用電全部由電網供給。
因為直接將電能輸入電網,光伏獨立係統中的蓄電池完全被光伏並網係統中的電網所取代。免除配置蓄電池,省掉了蓄電池蓄能和釋放的過程,可以充分利用光伏陣列所發的電力,從而減小了能量的損耗,降低了係統成本。但是係統中需要專用的並網逆變器,以保證輸出的電力滿足電網對電壓、頻率等性能指標的要求。逆變器同時還控製光伏陣列的較大功率點跟蹤(MPPT)、控製並網電流的波形和功率,使向電網傳送的功率和光伏陣列所發出的較大功率電能相平衡。這種係統通常能夠並行使用市電和太陽能光伏係統作為本地交流負載的電源,降低了整個係統的負載斷電率。而且並網光伏係統還可以對公用電網起到調峰的作用。太陽能光伏發電進入大規模商業化應用是必由之路,就是將太陽能光伏係統接入常規電網,實現聯網發電。與獨立運行的太陽能光伏發電站相比,並入電網可以給光伏發電帶來諸多好處,可以歸納以下幾點: 
1、 省掉了蓄電池作為儲能
2、 隨著逆變器製造技術的不斷進步,以後逆變器的穩定性、可靠性等將更加完善;
3、 光伏陣列可以始終運行在較大功率點處,由電網來接納太陽能所發的全部電能,提高了太陽能發電效率;
4、 電網獲得了收益,分散布置的光伏係統能夠為當地的用戶提供電能,緩解了電網的傳輸和分配負擔;
5、 光伏組件與建築完美結合,既可以發電又能作為建築材料和裝飾材料。

發電原理

編輯
太陽能光伏發電是依靠太陽能電池組件,利用半導體材料的電子學特性,當太陽光照射在
光伏並網發電原理圖光伏並網發電原理圖
半導體PN結上,由於P-N結勢壘區產生了較強的內建靜電場,因而產生在勢壘區中的非平衡電子和空穴或產生在勢壘區外但擴散進勢壘區的非平衡電子和空穴,在內建靜電場的作用下,各自向相反方向運動,離開勢壘區,結果使P區電勢升高,N區電勢降低,從而在外電路中產生電壓和電流,將光能轉化成電能。太陽能光伏發電係統大體上可以分為兩類,一類是並網發電係統,即和公用電網通過標準接口相連接,像一個小型的發電廠;另一類是獨立式發電係統,即在自己的閉路係統內部形成電路。並網發電係統通過光伏數組將接收來的太陽輻射能量經過高頻直流轉換後變成高壓直流電,經過逆變器逆變後向電網輸出與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發電係統光伏數組首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉換成電能供給負載,並將多餘能量經過充電控製器後以化學能的形式儲存在蓄電池中。

發電係統

編輯
並網發電係統分為太陽能並網發電係統和風力並網發電係統。 並網太陽能發電係統光伏組件(方陣)、光伏並網逆變電源量裝置組成。光伏組件(方陣)將太陽能轉化為直流電能,通過並網逆變
光伏並網發電係統
電源將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能饋入電網。並網逆變電源是光伏並網發電係統的核心設備。 風機並網發電係統由風力機、風機控製器、風機並網逆變電源及計量裝置等組成。風機將風能轉化為交流電能,通過風機控製器再轉換為直流電能,經風機並網逆變器將直流電能轉化為與電網同頻同相的交流電能饋入電網。風機並網逆變電源是風力並網發電係統的核心控製設備,它將風機發出的交流電整流成直流電力,然後逆變成交流電較大限度饋入電網。
係統組成
光伏並網發電係統

電池組件

一個太陽能電池隻能產生大約0.5V的電壓,遠低於實際使用所需電壓。為了滿足實際應用的需要,需要把太陽能電池連接成組件。太陽能電池組件包含一定數量的太陽能電池,這些太陽能電池通過導線連接。如一個組件上,太陽能電池的數量是36片,這意味著一個太陽能組件大約能產生17V的電壓。
通過導線連接的太陽能電池被密封成的物理單元被稱為太陽能電池組件,具有一定的防腐、防風、防雹、防雨的能力,廣泛應用於各個領域和係統。當應用領域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時,可把多個組件組成太陽能電池方陣,以獲得所需要的電壓和電流。

逆變器

將直流電變換成交流電的設備。由於太陽能電池發出的是直流電,而一般的負載是交流負載
光伏並網發電體係圖光伏並網發電體係圖
所以逆變器是不可缺少的。逆變器按運行方式,可分為獨立運行逆變器和並網逆變器。獨立運行逆變器用於獨立運行的太陽能電池發電係統,為獨立負載供電。並網逆變器用於並網運行的太陽能電池發電係統將發出的電能饋入電網。逆變器按輸出波形又可分為方波逆變器和正弦波逆變器

配電室

由於並網發電係統沒有蓄電池及太陽能充放電控製器及交直流配電係統,因此,如果條件允許的話可以將並網發電係統逆變器放在並網點的低壓配電室內,否則隻要單獨建一座4~6m2的低壓配電室就可以了。

防雷擊

為了保證係統在雷雨等惡劣天氣下能夠安全運行,要對這套係統采取防雷措施。主要有以下幾個方麵:
(1)地線是避雷、防雷的關鍵,在進行配電室基礎建設和太陽電池方陣基礎建設的同時,選擇光電廠附近土層較厚、潮濕的地點,挖一2m深地線坑,采用40扁鋼,添加降阻劑並引出地線,引出線采用35mm2銅芯電纜,接地電阻應小於4Ω。
(2)在配電室附近建一避雷針,高15m,並單獨做一地線,方法同上。
光伏並網發電係統光伏並網發電係統
(3)太陽電池方陣電纜進入配電室的電壓為DC220V,采用PVC管地埋,加防雷器保護。此外電池板方陣的支架應保證良好的接地。
(4)並網逆變器交流輸出線采用防雷箱一級保護(並網逆變器內有交流輸出防雷器)

係統優點

編輯
與離網太陽能發電係統相比,並網發電係統具有以下優點:
1.利用清潔幹淨、可再生的自然能源太陽能發電,不耗用不可再生的、資源有限的含碳化石能源,使用中無溫室氣體和汙染物排放,與生態環境和諧,符合經濟社會可持續發展戰略。
2.所發電能饋入電網,以電網為儲能裝置。當用電負荷較大時,太陽能電力不足就向市電購電。而負荷較小時,或用不完電力時,就可將多餘的電力賣給市電。在背靠電網的前提下,該係統省掉了蓄電池,從而擴張了使用的範圍和靈活性,提高係統的平均無故障時間和蓄電池的二次汙染,並降低了造價。
3.光伏電池組件與建築物完美結合,既可發電又能作為建築材料和裝飾材料,使物質資源充分利用發揮多種功能,不但有利於降低建設費用,並且還使建築物科技含量提高、增加“賣點”。
4.分布式建設,就近就地分散發供電,進入和退出電網靈活,既有利於增強電力係
光伏並網發電光伏並網發電
統抵禦戰爭和災害的能力,又有利於改善電力係統的負荷平衡,並可降低線路損耗。

較新政策

編輯
電網新政為光伏行業注入活力
國家電網公司規定,從2012年11月1日起,對適用範圍內的分布式光伏發電項目提供
光伏並網發電光伏並網發電
係統接入方案製訂、並網檢測、調試等全過程服務,不收取費用。同時,對分布式光伏發電項目所發的富餘電量,國家電網公司將按照有關政策全額收購。
全國工商聯新能源商會秘書長曾少軍表示,國家電網在此時出台促進分布式光伏發電並網的政策,表明了政府支持光伏產業發展的態度,給困境中的我國光伏企業帶來了信心。各地電網公司已正式受理分布式光伏發電並網申請。
業界憂慮光伏並網政策執行力
國家電網公司承諾全部並網流程辦理周期約為45個工作日。“在這一政策出台後,相關企業就會采取行動找電網企業申請並網,在這一過程中,政策是不是貫徹下來了,並網是否依然碰壁,這些都還需要繼續盯下去。”南昌大學太陽能光伏學院院長周浪說。
同時,國家電網公司還規定,電網企業在關口電能計量裝置安裝完成後,10個工作日內組織並網驗收及並網調試,驗收標準按國家有關規定執行。
對此,業內人士表示:“目前,國家針對光伏發電項目已出台了設計標準和施工標準,但對並網驗收卻沒有明
確的標準。國家電網公司聲稱根據國家相關標準驗收,但是到底什麽標準,現在還說不清楚。”
國家電網在政策中提出要變以往的裝機補貼為度電補貼。曾少軍表示,這一調整有利於分布式光伏發電發展,但在具體結算方法上還不盡合理。“按照政策,佳梨app上、下網電量將分開結算,光伏發電業主給電網賣電的電價和從電網買電的電價不同,這顯然是不合理的。”
應盡快出台配套政策完善運作模式
針對上述問題,業內人士認為,國家應該盡快出台相關配套政策,確保國家電網公司關於促進分布式光伏發電並網的政策能夠執行到位,並建立起完善的商業化運作模式。
國家能源局於2013年11月26日發布有效期為3年的《光伏發電運營監管暫行辦法》,規定電網企業應當全額收購其電網覆蓋範圍內並網光伏電站項目和分布式光伏發電項目的上網電量,明確了能源主管部門及其派出機構對於光伏發電並網運營的各項監管責任,光伏發電項目運營主體和電網企業應當承擔的責任,從而推進光伏發電並網有序進行。正文如下:
第一章 總則
第一條 為加強監管,切實保障光伏發電係統有效運行,優化能源供應方式,促進節能減排,根據《中華人民共和國可再生能源法》、《電力監管條例》等法律法規和國家有關規定,製定本辦法。
第二條 本辦法適用於並網光伏電站項目和分布式光伏發電項目。
第三條 國務院能源主管部門及其派出機構依照本辦法對光伏發電項目的並網、運行、交易、信息披露等進行監管。
任何單位和個人發現違反本辦法和國家有關規定的行為,可以向國務院能源主管部門及其派出機構投訴和舉報,國務院能源主管部門及其派出機構應依法處理。
第四條 光伏發電項目運營主體和電網企業應當遵守電力業務許可製度,依法開展光伏發電相關業務,並接受國務院能源主管部門及其派出機構的監管。
第二章 監管內容
第五條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電項目運營主體和電網企業電力許可製度執行情況實施監管。
除按規定實施電力業務許可豁免的光伏發電項目外,其他並網光伏發電項目運營主體應當申領電力業務許可證。持證經營主體應當保持許可條件,許可事項或登記事項發生變化的,應當按規定辦理變更手續。
第六條 國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規定對光伏發電電能質量情況實施監管。
光伏發電並網點的電能質量應符合國家標準,確保電網可靠運行。
第七條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電配套電網建設情況實施監管。
接入公共電網的光伏發電項目,接入係統工程以及接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。接入用戶側的光伏發電項目,接入係統工程由項目運營主體投資建設,接入引起的公共電網改造部分由電網企業投資建設。
第八條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電並網服務情況實施監管。
電網企業應當按照積極服務、簡潔高效的原則,建立和完善光伏電站項目接網服務流程,並提供並網辦理流程說明、相關政策解釋、並網工作進度查詢以及配合並網調試和驗收等服務。
電網企業應當為分布式光伏發電接入提供便利條件,在並網申請受理、接入係統方案製訂、合同和協議簽署、並網驗收和並網調試全過程服務中,按照“一口對外”的原則,簡化辦理程序。
電網企業對分布式光伏發電項目免收係統備用容量費和相關服務費用。
第九條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電並網環節的時限情況實施監管。
光伏電站項目並網環節時限按照國家能源局有關規定執行。
分布式光伏發電項目,電網企業自受理並網申請之日起25個工作日內向項目業主提供接入係統方案;自項目業主確認接入係統方案起5個工作日內,提供接入電網意見函,項目業主據此開展項目備案和工程設計等後續工作;自受理並網驗收及並網調試申請起10個工作日內完成關口電能計量裝置安裝服務,並與項目業主按照要求簽署購售電合同和並網協議;自關口電能計量裝置安裝完成後10個工作日內組織並網驗收及並網調試,向項目業主提供驗收意見,調試通過後直接轉入並網運行,驗收標準按國家有關規定執行。若驗收不合格,電網企業應向項目業主提出解決方案。
第十條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電項目購售電合同和並網協議簽訂、執行和備案情況實施監管。
電網企業應與光伏電站項目運營主體簽訂購售電合同和並網調度協議,合同和協議簽訂應當符合國家有關規定,並在合同和協議簽訂10個工作日內向國務院能源主管部門派出機構備案。光伏電站購售電合同和並網調度協議範本,國務院能源主管部門將會同國家工商行政管理部門另行製定。
電網企業應按照有關規定及時與分布式光伏發電項目運營主體簽訂並網協議和購售電合同。
第十一條 國務院能源主管部門及其派出機構對電力調度機構優先調度光伏發電的情況實施監管。
電力調度機構應當按照國家有關可再生能源發電上網規定,編製發電調度計劃並組織實施。電力調度機構除因不可抗力或者有危及電網安全穩定的情形外,不得限製光伏發電出力。
本辦法所稱危及電網安全穩定的情形,應由國務院能源主管部門及其派出機構組織認定。
光伏發電項目運營主體應當遵守發電廠並網運行管理有關規定,服從調度指揮、執行調度命令
第十二條 國務院能源主管部門及其派出機構對電網企業收購光伏發電電量的情況實施監管。
電網企業應當全額收購其電網覆蓋範圍內光伏發電項目的上網電量。因不可抗力或者有危及電網安全穩定的情形,未能全額收購的,電網企業應當及時將未能全額上網的時間、原因等信息書麵告知光伏發電項目運營主體,並報國務院能源主管部門派出機構備案。
第十三條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電並網運行維護情況實施監管。
並網光伏電站項目運營主體負責光伏電站場址內集電線路和升壓站的運行、維護和管理,電網企業負責光伏電站配套電力送出工程和公共電網的運行、維護和管理。電網企業安排電網設備檢修應盡量不影響並網光伏電站送出能力,並提前三個月書麵通知並網光伏電站項目運營主體。
分布式光伏發電項目運營主體可以在電網企業的指導下,負責光伏發電設備的運行、維護和項目管理。
第十四條 國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規定對光伏發電電量和上網電量計量情況實施監管。
光伏電站項目上網電量計量點原則上設置在產權分界點處,對項目上網電量進行計量。電網企業負責定期進行檢測校表,裝置配置和檢測應滿足國家和行業有關電量計量技術標準和規定。
電網企業對分布式光伏發電項目應安裝兩套計量裝置,對全部發電量、上網電量分別計量。
第十五條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電電費結算情況實施監管。
光伏發電項目電費結算按照有關規定執行。以自然人為運營主體的,電網企業應盡量簡化程序,提供便捷的結算服務。
第十六條 國務院能源主管部門及其派出機構對光伏發電補貼發放情況實施監管。
電網企業應按照國家核定的補貼標準,及時、足額轉付補貼資金。
第三章 監管措施
第十七條 國務院能源主管部門派出機構與省級能源主管部門應當加強光伏發電項目管理和監管信息共享,形成有機協作、分工負責的工作機製。
第十八條 電網企業應向所在地區的國務院能源主管部門派出機構按季度報送以下信息:
1.光伏發電項目並網接入情況,包括接入電壓等級、接入容量、並網接入時間等。
2.光伏發電項目並網交易情況,包括發電量、自用電量、上網電量、網購電量等。
3.光伏電站項目並網運行過程中遇到的重要問題等。
並網光伏電站運營主體應根據產業監測和質量監督等相關規定,定期將運行信息上報,並對發生的事故及重要問題及時向所在省(市)的國務院能源主管部門派出機構報告。
國務院能源主管部門及其派出機構根據履行監管職責的需要,可以要求光伏發電運營主體和電網企業報送與監管事項相關的其他文件、資料。
第十九條 國務院能源主管部門及其派出機構可采取下列措施進行現場檢查:
1.進入並網光伏電站和電網企業進行檢查;
2.詢問光伏發電項目和調度機構工作人員,要求其對有關檢查事項作出說明;
3.查閱、複製與檢查事項有關的文件、資料,對可能被轉移、隱匿、損毀的文件、資料予以封存;
4.對檢查中發現的違法行為,有權當場予以糾正或者要求限期改正。
第二十條 光伏發電項目運營主體與電網企業就並網無法達成協議,影響電力交易正常進行的,國務院能源主管部門及其派出機構應當進行協調;經協調仍不能達成協議的,由國務院能源主管部門及其派出機構按照有關規定予以裁決。
電網企業和光伏發電項目運營主體因履行合同等發生爭議,可以向國務院能源主管部門及其派出機構申請調解。
第二十一條 國務院能源主管部門及其派出機構可以向社會公開全國光伏發電運營情況、電力企業對國家有關可再生能源政策、規定的執行情況等。
第二十二條 電網企業和光伏發電項目運營主體違反本辦法規定,國務院能源主管部門及其派出機構可依照《中華人民共和國可再生能源法》和《電力監管條例》等追究其相關責任。
電網企業未按照規定完成收購可再生能源電量,造成光伏發電項目運營主體經濟損失的,應當按照《中華人民共和國可再生能源法》的規定承擔賠償責任。
第四章 附則
第二十三條 本辦法由國家能源局負責解釋,各派出機構可根據本地實際情況擬定監管實施細則。
第二十四條 本辦法自發布之日起施行,有效期為3年。 

調查分析

編輯
在2015中國光伏大會上,工業與信息化部副部長懷進鵬重申,工信部下一步將推動光伏企業兼並重組。這是繼2014年底,工信部印發《關於進一步優化光伏企業兼並重組市場環境的意見》(下稱《意見》)後,政府層麵再一次釋放出"抱團求大"信號。《意見》提出,鼓勵符合規範條件的骨幹光伏企業充分發揮資金、技術、品牌等優勢,對運營狀況欠佳但有一定技術實力的,以及上下遊環節企業實施兼並重組,並支持跨國並購。中國光伏企業已出現較為顯著的分化現象。大企業憑借規模、品牌和技術,訂單飽滿,產能利用率高,而中小企業接單困難,大部分為代工、或供給自身電站建設,這為光伏企業的兼並重組提供了基礎。
截至2015年底,我國光伏發電累計裝機容量4318萬千瓦,成為全球光伏發電裝機容量較大的國家。其中,光伏電站3712萬千瓦,分布式606萬千瓦,年發電量392億千瓦時。2015年新增裝機容量1513萬千瓦,完成了2015年度新增並網裝機1500萬千瓦的目標,占全球新增裝機的四分之一以上,占我國光伏電池組件年產量的三分之一,為我國光伏製造業提供了有效的市場支撐。

全國大多數地區光伏發電運行情況良好,全國全年平均利用小時數為1133小時,西北部分地區出現了較為嚴重的棄光現象,甘肅全年平均利用小時數為1061小時,棄光率達31%;新疆自治區全年平均利用小時數為1042小時,棄光率達26%.2015年光伏係統成本將下降到1.5萬元/千瓦,發電成本下降到0.8元/千瓦時,配電側達到"平價上網";到2020年,係統成本下降到1萬元/千瓦,發電成本達到0.6元/千瓦時,在發電側實現"平價上網",在主要電力市場實現有效競爭。可以預見在不久的將來,平價上網時代的到來將給太陽能光伏發電帶來巨大的發展空間。跨界合作將是未來的發展方向,2015年隨著綠色製造2025、新型農業生態等政策的發布,光伏農業、漁光互補、能源互聯網等概念已有不同企業涉獵。但未來五年是實踐的五年,光伏產業有望與農漁林業、扶貧、智能城市建設等形成跨界合作和生態聯動,檢驗和優化現行的各種跨界概念。 


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