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拉閘限電背景下的分布式光伏發(fā)電

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2021-10-20

為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，逐步落實(shí)“雙碳”目標(biāo)，確保完成全年能耗雙控目標(biāo)特別是能耗強(qiáng)度降低的目標(biāo)任務(wù)。近日，各地采取了有力措施，展開了不同程度的拉閘限電，強(qiáng)制減少能源使用量和生產(chǎn)量。 ? 可是，制造業(yè)大國(guó)的中國(guó)，對(duì)生產(chǎn)制造業(yè)進(jìn)行拉閘限電就會(huì)嚴(yán)重影響各行各業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，造成停工停產(chǎn)等重大的經(jīng)濟(jì)損失。有很多已經(jīng)在工商業(yè)廠房屋頂安裝了光伏發(fā)電的朋友或者準(zhǔn)備安裝光伏的朋友都在關(guān)心：電網(wǎng)拉閘限電了，我的光伏發(fā)電系統(tǒng)還能正常發(fā)電嗎？能不能讓我的光伏發(fā)電在拉閘限電的時(shí)候依舊發(fā)揮作用？ ? ? 首先，普通并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是不能孤島發(fā)電運(yùn)行的，也就是說(shuō)大部分并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)停電的時(shí)候是不能發(fā)電的，當(dāng)電網(wǎng)沒有電的時(shí)候，并網(wǎng)逆變器是無(wú)法正常工作的，即便是非常晴朗的日子，太陽(yáng)輻射很好，光伏陣列可以發(fā)出非常強(qiáng)大的直流電，但是也無(wú)法轉(zhuǎn)換成可用的交流電的。 ? 如果采用離網(wǎng)的逆變器，就可以在任何時(shí)候?qū)⒐夥l(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的，但是離網(wǎng)逆變器對(duì)直流輸入電壓的穩(wěn)定性要求較高，而光伏發(fā)電陣列的輸出電壓和功率隨太陽(yáng)輻射變化較大，通常無(wú)法直接接入離網(wǎng)逆變器。常用的方案是采用電池組來(lái)達(dá)到穩(wěn)定直流輸入的目的（圖1）。 ▲圖1. 采用電池組來(lái)達(dá)到穩(wěn)定直流輸入的離網(wǎng)光伏系統(tǒng) ? 對(duì)于已建成的并網(wǎng)性光伏發(fā)電站，如果要讓你的系統(tǒng)在大電網(wǎng)停電時(shí)能夠?yàn)榫植恳?guī)模不大的小型負(fù)載供電，理論上可以采用在直流側(cè)并接專用離網(wǎng)型逆變器的方案來(lái)解決（如圖2）。 ▲圖2. 在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)里增加離網(wǎng)發(fā)電逆變器的方案 ? 值得注意的是這種系統(tǒng)首先是需要一臺(tái)和原并網(wǎng)逆變器輸入電壓相近的離網(wǎng)逆變器，否則，如果輸入電壓范圍相差很大，該離網(wǎng)逆變器將無(wú)法工作，甚至有燒毀的危險(xiǎn)。其次由于光伏發(fā)電直流側(cè)輸出受太陽(yáng)輻射變動(dòng)影響較大，對(duì)輸出電壓及功率有很大影響，此方法不宜應(yīng)用于負(fù)荷較大或?qū)﹄娫匆筝^高的場(chǎng)合。? ? 比較理想的解決方案是采用微網(wǎng)接入的方案（圖3），這個(gè)方案不僅可以完成光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、柴（汽）油發(fā)電等發(fā)電系統(tǒng)的無(wú)縫上網(wǎng)連接，還可以為較大負(fù)荷的工商業(yè)用戶供電。 ? 圖3. 微網(wǎng)并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng) ? 微網(wǎng)的方案之所以好是因?yàn)樵撓到y(tǒng)不僅可以完全像普通并網(wǎng)系統(tǒng)一樣完成光伏并網(wǎng)的目的，同時(shí)還可以在電網(wǎng)停電的時(shí)候脫離大電網(wǎng)而獨(dú)立運(yùn)行，特別適合中小企業(yè)建設(shè)和運(yùn)行。如果用電負(fù)荷比較小，該系統(tǒng)可以適當(dāng)配置儲(chǔ)能單元，與光伏等并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)而運(yùn)行，當(dāng)用電負(fù)荷較大的系統(tǒng)，可以配置一臺(tái)柴（汽）油發(fā)電機(jī)，與光伏系統(tǒng)并接使用，可以充分利用太陽(yáng)能發(fā)電資源，大大降低柴（汽）油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷和發(fā)電成本，保證企業(yè)電力供應(yīng)。 ? ? 總結(jié) ? ? ? 為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和這兩大目標(biāo)，能耗控制成為了國(guó)內(nèi)率先執(zhí)行的政策。節(jié)能和提高能效都是減少能源活動(dòng)二氧化碳排放的有效途徑。顯然拉閘限電不是一時(shí)的臨時(shí)措施，可能會(huì)在今后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)制約過(guò)量使用能源，減少排放的一種手段。因此，利用有效場(chǎng)地，積極主動(dòng)的建設(shè)更多分布式光伏電站，并且采用微網(wǎng)、儲(chǔ)能等技術(shù)方法解決自身電力供應(yīng)將會(huì)是一個(gè)利國(guó)利民的好辦法。

為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，逐步落實(shí)“雙碳”目標(biāo)，確保完成全年能耗雙控目標(biāo)特別是能耗強(qiáng)度降低的目標(biāo)任務(wù)。近日，各地采取了有力措施，展開了不同程度的拉閘限電，強(qiáng)制減少能源使用量和生產(chǎn)量。

 

可是，制造業(yè)大國(guó)的中國(guó)，對(duì)生產(chǎn)制造業(yè)進(jìn)行拉閘限電就會(huì)嚴(yán)重影響各行各業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，造成停工停產(chǎn)等重大的經(jīng)濟(jì)損失。有很多已經(jīng)在工商業(yè)廠房屋頂安裝了光伏發(fā)電的朋友或者準(zhǔn)備安裝光伏的朋友都在關(guān)心：電網(wǎng)拉閘限電了，我的光伏發(fā)電系統(tǒng)還能正常發(fā)電嗎？能不能讓我的光伏發(fā)電在拉閘限電的時(shí)候依舊發(fā)揮作用？

 

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首先，普通并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是不能孤島發(fā)電運(yùn)行的，也就是說(shuō)大部分并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)停電的時(shí)候是不能發(fā)電的，當(dāng)電網(wǎng)沒有電的時(shí)候，并網(wǎng)逆變器是無(wú)法正常工作的，即便是非常晴朗的日子，太陽(yáng)輻射很好，光伏陣列可以發(fā)出非常強(qiáng)大的直流電，但是也無(wú)法轉(zhuǎn)換成可用的交流電的。

 

如果采用離網(wǎng)的逆變器，就可以在任何時(shí)候?qū)⒐夥l(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換成交流電的，但是離網(wǎng)逆變器對(duì)直流輸入電壓的穩(wěn)定性要求較高，而光伏發(fā)電陣列的輸出電壓和功率隨太陽(yáng)輻射變化較大，通常無(wú)法直接接入離網(wǎng)逆變器。常用的方案是采用電池組來(lái)達(dá)到穩(wěn)定直流輸入的目的（圖1）。

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▲圖1. 采用電池組來(lái)達(dá)到穩(wěn)定直流輸入的離網(wǎng)光伏系統(tǒng)
 

對(duì)于已建成的并網(wǎng)性光伏發(fā)電站，如果要讓你的系統(tǒng)在大電網(wǎng)停電時(shí)能夠?yàn)榫植恳?guī)模不大的小型負(fù)載供電，理論上可以采用在直流側(cè)并接專用離網(wǎng)型逆變器的方案來(lái)解決（如圖2）。

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▲圖2. 在并網(wǎng)光伏系統(tǒng)里增加離網(wǎng)發(fā)電逆變器的方案
 

值得注意的是這種系統(tǒng)首先是需要一臺(tái)和原并網(wǎng)逆變器輸入電壓相近的離網(wǎng)逆變器，否則，如果輸入電壓范圍相差很大，該離網(wǎng)逆變器將無(wú)法工作，甚至有燒毀的危險(xiǎn)。其次由于光伏發(fā)電直流側(cè)輸出受太陽(yáng)輻射變動(dòng)影響較大，對(duì)輸出電壓及功率有很大影響，此方法不宜應(yīng)用于負(fù)荷較大或?qū)﹄娫匆筝^高的場(chǎng)合。 

 

比較理想的解決方案是采用微網(wǎng)接入的方案（圖3），這個(gè)方案不僅可以完成光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、柴（汽）油發(fā)電等發(fā)電系統(tǒng)的無(wú)縫上網(wǎng)連接，還可以為較大負(fù)荷的工商業(yè)用戶供電。

 

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圖3. 微網(wǎng)并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)
 

微網(wǎng)的方案之所以好是因?yàn)樵撓到y(tǒng)不僅可以完全像普通并網(wǎng)系統(tǒng)一樣完成光伏并網(wǎng)的目的，同時(shí)還可以在電網(wǎng)停電的時(shí)候脫離大電網(wǎng)而獨(dú)立運(yùn)行，特別適合中小企業(yè)建設(shè)和運(yùn)行。如果用電負(fù)荷比較小，該系統(tǒng)可以適當(dāng)配置儲(chǔ)能單元，與光伏等并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)而運(yùn)行，當(dāng)用電負(fù)荷較大的系統(tǒng)，可以配置一臺(tái)柴（汽）油發(fā)電機(jī)，與光伏系統(tǒng)并接使用，可以充分利用太陽(yáng)能發(fā)電資源，大大降低柴（汽）油發(fā)電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷和發(fā)電成本，保證企業(yè)電力供應(yīng)。

 
 
總結(jié)
 
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為了實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和這兩大目標(biāo)，能耗控制成為了國(guó)內(nèi)率先執(zhí)行的政策。節(jié)能和提高能效都是減少能源活動(dòng)二氧化碳排放的有效途徑。顯然拉閘限電不是一時(shí)的臨時(shí)措施，可能會(huì)在今后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)制約過(guò)量使用能源，減少排放的一種手段。因此，利用有效場(chǎng)地，積極主動(dòng)的建設(shè)更多分布式光伏電站，并且采用微網(wǎng)、儲(chǔ)能等技術(shù)方法解決自身電力供應(yīng)將會(huì)是一個(gè)利國(guó)利民的好辦法。