光伏發電系統技術對保證電網的安全、穩定，電能的合理、高效利用，光伏發電系統的經濟效益等方面都具有重要的意義。太陽能光伏并網是指將太陽能電池組件產生的直流電經過逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電后接入公共電網或接入用戶端高壓、低壓母排上。按照光伏發電系統規模和安裝形式的不同，分為集中式光伏并網和分布式光伏并網。
集中式光伏并網:一般指在大面積的沙漠、荒原或水面集中建立的大型光伏發電站。電能被直接并到高壓輸電系統，由高壓輸電系統統一調配向用戶供電，集中式光伏并網與高壓輸電系統之間的電力交換是單向的。通常大型光伏發電站位置偏遠，需要長距離輸電線路送電入網，會產生一定的線路損耗。分布式光伏并網:一般在用戶場地附近建設，運行方式以用戶側自發自用、余電上網，且以配電系統平衡調節為特征的光伏發電設施。
應用最為廣泛的分布式光伏發電系統，指利用屋頂或建筑立面設置太陽能光伏板，所產生的電能直接并接到用戶配電箱進線開關處向用戶負載供電，或者直接并網到變電所低壓母排上，通常電壓等級為380V。
當光伏發電容量與變壓器負載端負荷總容量不對等時，可通過電網調節，光伏發電系統與國家電網之間的電能交換可以是雙向的。但用戶設置的分布式光伏產生的電能要實現余電上網，則要相關部門審批方可實施。無逆流并網光伏發電系統即用戶自發自用模式:用戶端太陽能光伏發電完全用于用戶負載，當光伏發電總容量不能滿足用戶使用需求時，從公共電網購電;當光伏發電總容量超過用戶端使用需求時，剩余部分也不會返送至公共電網。這種并網系統電流方向是固定的，所以需要安裝防逆流裝置，防止電源返送至上一級電網。一般情況下變壓器實際運行時負載率都不是很高，為避免造成浪費，每臺變壓器接入光伏發電總容量不宜超過變壓器容量的25%。無逆流并網光伏發電系統如圖1。有逆流并網光伏發電系統即用戶自發自用、余電上網模式:這種是最理想的并網形式，當太陽能光伏系統發出的電能超出用戶使用需求時，可將剩余電能接入公共電網，向電網供電;當太陽能光伏系統電能總量不滿足用戶使用需求時，超出的部分由電網供電。這種向電網供電與從電網取電時電流的方向是相反的，所以稱為有逆流并網發電系統，如圖2。切換型并網指的是負載供電電源在市政電網系統與光伏發電系統之間的切換。當光伏發電系統因自然環境因素或故障無法向負載提供足夠電能時，供電電源通過切換器切換到電網供電側，同時當電網停電時，切換器能自動切換到光伏發電系統供電，使光伏發電系統與市政電網分離。并且在有需要時切斷對負載端非重要負荷的供電，通常切換型并網光伏發電系統帶有蓄電池組，如圖3。這種系統就是在無逆流并網光伏發電系統中根據用戶需求配置蓄電池。帶有蓄電池的光伏發電系統靈活性較強。
白天太陽能較充足時，智能控制器會把多出來的電能存儲到蓄電池中，當夜晚、陰天、電網停電時，智能控制器會將蓄電池中存貯的電能送往用戶負載。這種并網形式更能夠充分地收集和利用太陽能，但筆者認為蓄電池在整個光伏系統中單瓦成本較高且質保年限太短，同時廢棄蓄電池組對環境危害較大。并網電壓等級通常情況下取決于光伏發電裝機容量，具體可參照表1。表1?光伏發電接入電壓等級建議
居民自用光伏發電一般裝機容量都在8kW以內，可采用220V電源直接并網，由于居民自用光伏發電容量比較小不建議采用余電上網模式，通過安裝防逆流保護裝置，避免電能倒送至電網。光伏發電裝機容量8～400kW時，可選用380V電壓接入電網。對于光伏電站分布位置分散多點式時，同時所建項目有多個變電所，或者同一個變電所有兩臺以上變壓器的情況下，光伏發電可以接入多臺變壓器，這種情況下，光伏發電接入380V電壓時的安裝容量可大于400kW，設計時可根據項目實際情況選擇。光伏發電裝機容量大于400kW時，通常選用10kV電壓接入電網。10kV并網系統由于電壓高，需要設置升壓變壓器，升壓變壓器容量可根據實際情況選取400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA、1250kVA單臺或多臺組合。變壓器電壓等級為10/0.4kV。
分布式光伏系統并網接入配電系統時，向原系統注入有功功率，而方向卻與負載有功功率方向相反。以線路首端為基準電壓，粗算線路任意兩點間(圖7中m與m－1間為例)電壓降ΔUp。
式中，Pr為光伏并網有功功率;Pi為接入配電干線某一節點負載有功功率;Qr為光伏并網無功功率;Qi為接入配電干線某一節點負載無功功率;Un為系統標稱電壓;Ｒ、X分別表示為線路兩點間電阻、電抗。從理論分析或仿真軟件試驗不難發現，注入點的電壓由于系統有功的減少及線路壓降損失的減小，使得電壓明顯升高。且距注入點越近，容量越大，電壓升高，波動越明顯。光伏系統逆變器、匯集電路及升壓變壓器等設備的使用，無疑導致諧波電流的產生進而引發一系列的危害，因此諧波抑制措施必不可少，使其滿足《電能質量公用電網諧波》GB/T14549—1993中規定。另外，由于光伏發電系統由太陽能電池板方陣、逆變器、匯集線路、變壓器和輸出線路組成，在光伏發電系統出力比較大時，匯集線路、變壓器和送出線路都有一定的無功損耗;在光伏發電系統出力比較小時，匯集線路和送出線路會有一定的充電功率。充分利用并網逆變器無功容量及其調節能力的同時，根據實際需要設置無功補償裝置，使得光伏發電系統功率因數應能在超前0.95至滯后0.95范圍內連續可調。綜上，當采用10kV(6kV)電壓等級并網，具有統一升壓變壓器的光伏發電系統時，可在升壓變壓器低壓側配置無功補償裝置。當采用380V電壓等級并網時，可在并網點集中配置無功補償裝置。結合諧波抑制和電壓波動的影響，建議采用性能更優、功能更全的靜止無功發生器(SVG)綜合治理。光伏發電并網接入電網后，發生短路時，并網點的短路電流與并網前發生明顯變化(如圖8)，由市電提供的ik1"與由光伏發電系統提供的ik2"兩部分組成。這樣就改變了原有配電系統的結構，對于系統的三段式電流保護，尤其是10kV及以上系統的繼電保護的準確性、靈敏性都將產生影響。同時，瞬時短路電流的增加，對保護開關、線纜等設備的短路水平均需要重新校核，以避免安全事故的發生。顯然，低壓并網光伏系統提供的短路電流小于高壓并網，且低壓光伏并網系統提供短路電流受逆變器電流允許值限制，一般情況下逆變器的短路電流輸出值為其額定電流的1.2～1.5倍。因此，低壓小容量光伏發電并網系統提供短路電流相對影響較小。但也可能因未達到逆變器的限值電流而長期存在，在選擇電纜截面時，應按該短路電流與額定電流較大者選擇。光伏并網系統運行過程中應避免非計劃“孤島效應”帶來的危害，主要集中表現為:增加維護檢修人員的安全風險;孤島的電壓和頻率，幅值的變化對用電設備帶來破壞等。因此，規范明確要求光伏發電系統應具備快速監測孤島且立即斷開與電網連接的能力。防孤島保護動作時間不大于2s，防孤島保護還應與電網側線路保護相配合。通常光伏并網逆變器具有防孤島保護功能，也可結合工程實際情況和需求，加裝防孤島保護裝置，確保系統安全可靠。實際工程設計過程中，應滿足光伏發電系統的額定電流低于并網點的三相短路電流的10%;同時，光伏發電系統總容量不超過上一級變壓器額定容量的25%。此外，還應優先采用380V電壓等級，分散末端并網、無逆流的系統形式，就地消納，減少對電網的沖擊。也正因如此，若無余電上網需求，推薦負載終端并網的系統形式而非10/0.4kV變電所低壓母線處并網。近年來，智能光伏控制器技術快速推進，兼具多種保護功能于一體，性能指標優越，也使得光伏系統更加簡單、安全、高效。光伏并網運行無疑是節能減排的重要舉措，然而，減少光伏系統的接入對原配電系統的干擾也不可忽視。應從光伏并網電壓等級與規模、系統的短路保護設置、改善電能質量措施、經濟成本投資、遠期規劃以及新設備、新材料的使用等各方面比選后綜合考慮。原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：光伏并網的技術要點及應用
