家庭光伏发电不仅能够满足家庭照明、空调器、热水器等所需用电,还能将剩余电能量并人电网,增加家庭的“绿色”收人。随着多项支持性政策的落地,自2014年起,河北光伏发电产业迅速发展。国网河北省电力公司全力支持清洁能源发展,鼓励单位和个人建设光伏电站,优化光伏电站并网审批流程,为光伏发电系统提供一站式并网接人服务。威县供电分公司制定了居民光伏发电受理单、答复单、接人系统方案、接网协议模板等,接到报装申请后,业务人员携带模板进行现场查勘,依据现场情况,选择相应接入系统方案答复客户,实现现场查勘和接人系统方案制定、审查、答复一天内完成,并提供从申请报装到安装运行的全过程跟踪服务。笔者现结合我地分布式光伏发电发展谈谈自己对农村光伏发电的见解。
1 光伏发电的特点
所谓光伏发电,是根据光生伏特效应(光照能使半导体材料不同部位之间产生电位差的现象,简称光伏效应)原理,利用太阳能电池板将太阳能直接转化为电能,并将电能通过逆变控制装置给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电。
太阳能光伏发电是一种可持续发展、洁净、资源丰富的发电方式,其优势是其他发电方式所不能比拟和替代的。其主要特点如下。
(1)太阳能是可再生的清洁能源,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域海拔等因素的限制。
(2)光伏发电可就近供电,不必远距离输送电能,避免了远距离输电线路所造成的电能损失。
(3)光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光到电的转换,具有很高的理论发电效率。
(4)光伏发电本身不使用燃料,不排放废气等污染物质,不污染环境,不产生噪声,是真正绿色可再生能源。
(5)光伏发电装置可以安装在荒漠戈壁上,也可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,可节省宝贵的土地资源。
(6)光伏发电装置工作稳定可靠,使用寿命长。晶体硅太阳能电池使用寿命可达20-35年,在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的使用寿命也可达10-15年。
(7)太阳能电池组件结构简单、体积小、质量轻,便于运输和安装,光伏发电系统建设周期短,建设容量根据用电负荷情况可大可小。例如,大到我县2015年投运的威县海天光伏发电公司发电容量30 MW,小到用于太阳能移动交通信号灯的移动光伏电源等。
(8)光伏发电的出力特性与用电负荷特性相吻合。一般来讲,光伏发电在太阳光照最强的中午时段出力最大,而此时正是一天当中的用电高峰时段,这可以有效减轻电力系统的调峰压力,有利于优化电力系统运行,节约不可再生的化石能源资源,真正起到节能减排效果。
2 光伏发电对电网的影响
太阳能资源虽然具有上述众多的优点,但是环境温度的变化会造成光伏发电的不稳定。同时,光伏电源具有发电容量小、分布广、可调节性差等特点。其接人电网后对电网的规划设计、调控运行将产生一定的影响。随着光伏发电电源逐渐从过去的小规模离网系统向大规模并网发电发展,光伏电源的接人将会对电网的安全稳定运行造成越来越大的冲击和影响,其根本原因在于其出力的间歇性和随机性。
(1)分布式光伏发电装置并网后对配电网的积极影响。①提高电网供电可靠性。分布式光伏电源可以弥补大电网在安全稳定性上的不足,当大电网停电时分布式光伏电源等微电网可维持全部或部分重要用户的供电,避免大面积停电带来的严重后果。例如屋顶光伏系统和先进的微型电网的独立运行等。②分布式光伏电源投资小、见效快,可以满足特殊场合的用电需求。如用于大电网不易达到的偏远地区的供电,用于移动应急电源等。③减少传输损耗。分布式光伏电源可就近向用户供电,或用户自发自用,避免远距离送电产生电能损耗。④启停方便、可用于调节电网峰谷。当分布式光伏发电并网后,可在负荷高峰时向电网送电,负荷低谷时从电网上获取电能,起到对负荷削峰填谷的作用。例如我县2015年投运的威县海天光伏发电项目,发电功率为30 MW,其投运后就起到了一定的削峰填谷作用。
(2)分布式光伏发电接入给配电网带来的不利影响。①电压调整问题。配电线路中接入分布式光伏电源,将会引起电压分布的变化。由于其接人的随机性,配电网调度人员很难准确掌握其投人、退出时间以及发电容量的变化,使配电线路的电压调整控制变得十分困难。②继电保护问题。分布式光伏电源的并网会改变配电网原来的负荷潮流方向和故障短路电流的大小,并影响电压与短路电流的分布,给继电保护配置带来影响。例如使继电保护配置更加复杂,影响重合闸以及备用电源自动投入的成功率等。③配电网供电质量问题。光伏发电输出具有间歇性特点,会引起电压波动。通过逆变器并网的分布式光伏电源,不可避免地会向电网注人谐波电流,导致电压波形出现畸变。④运行管理问题。用户自备分布式光伏电源一般是根据用户自身需要随机投切,这给合理地安排配电网运行方式、确定最优网络运行结构带来困难。由于分布式光伏电源投人的不确定性,也给配电网停电检修计划的安排带来了难度,使配电网施工安全风险加大。