分布式光伏发电安装及使用培训资料.docx

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分布式光伏发电安装及使用培训资料

居民分布式光伏应用技术及安全培训

一、光伏发电工作原理

（一）交流电和直流电的基本概念交流电的大小和方向都随时间变化而变化，是按正弦波变化的，其变化频率为50HZ；直流电的方向则不随时间变化，但大小可能变化，一般稳恒的直流电其大小和方向都不变。

直流电不按正弦波变化的，没有频率变化。

（图1、2）

（二）交、直流变换的基本概念

1.整流：

将交流电变换成直流电的过程称为整流（把正弦波变换成直线），把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整

2.逆变：

将直流电变换成交流电的过程称为逆变（把直线变换成交变方波，频率参考为50HZ），把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。

（图3）

（三）光伏并网发电工作原理工作原理：

光伏并网系统将光伏电池通过串并联组成光伏电池阵列，将太阳能转化为直流电能，再利用并网逆变器，将直流电转化为交流电馈送电网。

光伏并网系统根据其是否含有储能设备分为可调式并网型光伏发电系统和不可调式并网光伏发电系统（目前市本级居民光伏发电除新塍沙家浜杨建荣用户为储能可调式并网型外，其他全部为不可调式并网光伏发电系统）。

（图4）

二、光伏发电系统的组成

（一）光伏发电系统组成

太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池（图5）、蓄电池（图6）、控制器（图7）和逆变器（图8）等组成。

太阳能电池：

基于半导体的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能，送蓄电池储存或供给负载，是太阳能光电转换的最核心的器件。

蓄电池：

储存太阳能电池受光照时所发出的电能并可随时向负载供电。

控制器：

控制整个光伏发电系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。

逆变器：

把太阳能电池输出的直流电变换成与电网相同电压和频率的交流电同时还起到调节电力的作用。

无论是住宅并网光伏系统还是集中式并网光伏系统,其核心技术是并网逆变器及其控制。

目前市本级居民分布式光伏发电系统大部分不具备储能设备，没有配置蓄电池，而是直接发电供负载使用或上网。

（二）光伏发电系统逆变器的特性

要了解并网与离网概念

1．并网。

是指发电系统与市电电网有直接的电气连接，并网型光伏发电系统是指将光伏电池输出的直流电能通过功率变换装置与电网连接在一起，可以向电网输送有功功率和无功功率的发电系统，一般包括光伏阵列、控制器、逆变器、储能控制器、储能装置等。

2．离网。

是指发电系统与市电电网没有直接的电气连接，离网型光伏发电系统是指将光伏电池或储能设备输出的直流电能通过功率变换装置，单独直接供给负载使用。

3．光伏逆变器类型。

光伏系统能否并网取决于光伏逆变器，与光伏板本身无关，光伏逆变器可分为离网型和并网型。

并网型逆变器指的是逆变器需要在电网的支持下才能正常运行，在逆变器正常运行时，需要电网对其做频率、电压的参考，在这种情况下电网一旦断电、参考消失，在外界没有交流信号的前提下并网逆变器会自动保护关机，那么逆变器也就无法正常发电（这是并网型逆变器具有孤岛保护功能的一个特点）；而离网型逆变器不需要电网支持，电网一旦断电，离网型逆变器仍可自己运行发电。

三、居民光伏发电接入方式居民分布式光伏是指自然人利用拥有使用权的房屋、建筑物、非农耕土地等场所，建设以380/220V电压等级接入电网的光伏发电系统。

接入用户内部可采用全部上网、全部自用、自发自用余电上网三种方式，由

用户自行选择。

目前居民光伏按接入方式可分为直接接入公用电网的居民光伏电站（电量全部上网）和接入用户内部电网的居民分布式光伏（电量自发自用余电上网或全部自用）。

（一）自发自用、余电上网方式

“自发自用，余电上网”是指分布式光伏发电系统所发电力主要由电力用户自己使用，多余电量馈入电网。

它是分布式光伏发电的一种消纳方式。

对于这种运行模式，光伏并网点设在用户电表的负载侧。

主要设备：

太阳能电池板若干、并网逆变器1台、双向（售电、上网）计量

表1只、光伏发电计量表（单向）1只、并网专用开关（失压开关）1只、光伏侧刀开关1把、表前隔离开关1把。

如（图9）所示:

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孤岛区域

（二）全部上网方式

“全部上网方式”是指分布式光伏发电系统所发电力全额馈入电网，对于这

种运行模式，光伏并网点设在用户电表的负载侧，接入点选择在用户售电关口计

量表计的前端。

主要设备：

太阳能电池板若干、并网逆变器1台、双向（售电、上网）计量

表1只1只、并网专用开关（失压开关）1只、光伏侧刀开关1把。

如（图10）

所示:

（三）用户售电量、上网电量、发电量结算及配变台区线损统计

1.自发自用、余电上网方式

双向（售电、上网）计量表：

正向读数为售电量（支付国家电费）、反向读

数为上网电量（支付上网电费）。

光伏发电计量表（单向）：

读数为发电量（支付发电补贴）。

2.全部上网方式

全部上网方式与现有用户用电计量没有关系

双向（售电、上网）计量表：

正向读数为售电量（光伏设备用网电的电量）、反向读数为上网（发电）电量。

3.配变台区线损统计（图11）

光伏用户台区线损计算分析图

供电量=配变终端正向电量（A）+光伏用户反向上网电量（B1+B2+B3）

售电量=配变终端反向电量（B）+用户正向电量（A1+A2+A3）

线损率=（供电量-售电量）/供电量*100%

四、并网光伏发电系统对配电网的影响

（一）孤岛效应安全问题

1.光伏发电孤岛效应

光伏系统等分布式电源接配电网后，可能会产生一种新的运行方式一孤岛运

行，即电网失压时，光伏系统仍保持对失压电网中的某一部分线路继续供电，这

种现象叫光伏发电孤岛效应，如（图12）所示:

太阳能电池*逆变器

孤岛区域

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0.38/0.22kV进户线（接户线）

2．孤岛效应可能造成以下危害或不利影响：

（1）危及配电网检修维护人员和用户的人身安全。

（2）与孤岛地区相连的用户供电质量受影响（频率和电压偏出正常运行范

围），用电设备损坏。

（3）孤岛内部的保护装置无法协调。

（4）电网供电恢复后会造成相位不同步。

（5）孤岛电网与主网非同步重合闸造成操作过电压。

（6）单相分布式发电系统会造成系统二相负载欠相供电。

3．光伏发电系统防（反）孤岛常用设备

（1）并网逆变器（图8）：

电网一旦断电，并网逆变器自动保护关机，逆变器就无法正常发电。

恢复并网时，在系统电压频率恢复正常后,光伏系统需要经过一个可调的延时时间后才能重新并网,这个延时一般为20s到5min,取决于当地条件。

（2）并网专用开关（图13）：

具备失压跳闸及检有压合闸功能，实现对线路的保护。

此开关要求易于操作、可闭锁、且具有明显断开点。

上述二个设备在电网失压时，光伏系统必须在规定的时限（0.5s〜2s）内与电网断开,防止出现孤岛效应。

（3）防误双投刀开关（图14）：

适用于并、离网型逆变器的发电系统，用于切换并网与离网模式的电源。

（二）对电能质量的影响光伏系统通过逆变器并网，易产生谐波、三相电流不平衡；输出功率的随机性易造成电网电压波动、闪变。

分布式光伏直接在用户侧接人电网，电能质量可能直接影响用户电器设备的安全。

1.引起电压波动。

光伏系统的发电功率随太阳辐照度而变,可能会造成配电线路的电压波动和闪变,若跟负荷改变叠加在一起,将会引起更大的电压波动和闪变。

2.注入谐波电流。

由于光伏系统的能量转换具有间歇性和不稳定性，且光伏系统采用电力电子换流器的分布式发电单元，不可避免地会对系统注入谐波电流，谐波电流注入同时引起系统电压畸变。

（三）对供电可靠性的影响

现有低压配电网系统主要是中性点接地，单侧电源辐射型供电。

光伏并网后，使配电网从放射状结构变为多电源结构，改变了传统配电网功率单向流动的状况，潮流、短路电流、剩余电流的大小、流向以及分布特性均发生改变，增加配电运行及供电可靠率的复杂性。

五、居民分布式光伏系统运行管理

（一）台账管理。

各供电所应建立分布式光伏用户台账，具体内容：

用户名（户号）、光伏项目名称、消纳方式、光伏装机容量（千瓦）、电力用户受电容量（千伏安）、并网接入电压等级、变电所名称、并网线路名称、接入点数目、接入点具体位置、接入点容量、并网投运日期、联系方式、光伏设备运行检查情况、检查日期等。

（二）运行检查。

各供电所对居民分布式光伏用户开展并网运行检查，每年不少于两次。

检查中发现居民分布式光伏用户存在不符合《并网调度（运行）协议》或威胁电网安全的情况，各供电所应及时发送整改通知单，限期整改。

（三）安全标识。

各供电所应在连接光伏系统和电网的专用低压开关柜、接入点处设置醒目标识，标识应标明“双电源”或“光伏发电”等提示性文字和符号；在PMS2.0配变台区低压线路相应的杆位、接入点处应有明显的警示图形标志。

六、光伏用户区域配电网施工及检修安全措施光伏系统等分布式电源的接人给配电网的施工与检修维护带来了很大的影响，由于难以对众多的分布式电源进行控制，停电检修计划安排的难度增加，配电网现场作业安全风险加大，可能危及检修维护人员的生命安全。

因此，必须结合实际，严格执行《国家电网公司电力安全工作规程（电力线路部分）》的相关规定，确保安全作业，重点是严格执行保证安全的组织措施和技术措施。

一）保证安全的组织措施

1．严格执行现场勘察制度。

由于配电网存在光伏系统等分布式电源，形成双电源或多电源，配电网检修施工现场环境更加复杂，安全风险加大，工作票签发人应组织进行现场勘察。

勘察清楚需要停电的范围、保留的带电部位（包括光伏系统等分布式电源设备情况及作业现场的条件、环境及其他危险点、制订预控措施；对危险性、复杂性和困难程度较大的作业项目，应编制组织措施、技术措施、安全措施。

2．严格执行工作票制度。

使用电力线路第一种工作票的，在“安全措施”栏中，应将光伏系统等分布式电源接人电网的开关或刀闸（表前隔离开关）拉开，并在合适的位置挂接地线（如启用低压母线反孤岛接地闸刀，则应严格按照运检部门制定的操作规程执行）。

3．严格执行工作许可制度。

配电线路停电检修，工作许可人应在线路可能受电的各方面（含并网光伏系统等分布式电源）都拉闸停电,并挂好操作接地线后，方能发出许可工作的命令。

4．严格执行工作监护制度。

光伏系统等分布式电源并人电网后,配电线路

工作应属于（安规》2.5.2规定的“有触电危险、施工复杂容易发生事故的工作”，所以，工作票签发人或工作负责人应增设专责监护人和确定被监护的人员。

（二）保证安全的技术措施

1．停电。

接有光伏系统的配电网，进行配电线路停电作业前，应做好下列安全措施：

断开光伏系统与电网连接的断路器（开关）和隔离开关（刀闸）；停电设备应有明显的断开点，若无法观察到停电设备的断开点，应有能够反映设备运行状态的电气和机械等指示；可直接在地面操作的断路器（开关）、隔离开关（刀闸）的操动机构（操作机构）上应加锁，不能直接在地面操作的断路器（开关）、隔离开关（刀闸）应悬挂标示牌。

2．验电。

在停电线路工作地段装接地线前应先验电，验明线路确无电压。

验电时，应使用相应电压等级、合格的接触式验电验电。

3．装设接地线。

线路经验明确无电压后，应立即装设接地线并三相短路。

各工作班工作地段各端和有可能送电到停电线路工作地段的分支线（包括用户）

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都要验电、装设工作接地线。

工作接地线应全部列人工作票，工作负责人应确认所有工作接地线均已挂设完成方可宣布开工。

4•悬挂标示牌和装设遮栏（围栏）。

在一经合闸即可送电到工作地点的断路器（开关）、隔离开关（刀闸）及跌落式熔断器的操作处，均应悬挂“禁止合闸，线

路有人工作！

”或“禁止合闸，有人工作！

”的标示牌。

七、新塍镇沙家浜村光伏用户安全隐患分析

（一）光伏发电客户基本信息

居民光伏发电客户户号：

0003672453，户名：

杨建荣，用电地址：

新塍镇沙家浜行政村嘉塍公路沙家浜小区1号一一门牌28号，用电性质：

城乡居民用电。

首次办理居民光伏发电并网时间为2014年8月11日。

此后于2015年7月份，由秀洲区光伏办投资及试点，改换了原并网逆变器，安装了储能型逆变器，现场配置了4组蓄电池储能设备，以并网和离网二种工作模式进行光伏储能发电。

（二）现场光伏设备及电气接线情况（图15）

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1．设备构成

（1）光伏发电系统：

太阳能电池板若干、江苏产的GOODWE双向储能逆变器（GW5048D-ES）1台、直流断路器（CM3DC-250，充电开关）1台、蓄电池4组。

（2）并网回路：

双向（售电、上网）计量电能表1只、光伏发电计量电能表（单向）1只、并网专用开关（失压开关HLM1-100Y/230）1只、刀开关（220V*60A胶木闸刀）1只。

（3）离网回路：

空气开关（C45N）1只。

（4）用电回路：

漏电开关1只、熔断器1套、用电设备若干。

2.光伏发电系统运作方式

（1）通过现场检查，发现杨建荣用户采用了带双向储能功能的逆变器进行光伏储能发电，而不是使用常规的并网逆变器进行光伏发电。

从现场检查及相关参考资料得知，此光伏发电装置具有双向储能功能，可以通过光伏发电、市电对蓄电池进行充电。

在市电正常状态下，可以用光伏发电、蓄电池放电等并网模式给负载供电，多余电量可以上网；在电网故障时，太阳能可继续发电，切换到离网模式继续给负载供电。

（2）通过现场检查，并网与离网模式切换的操作为：

在并网模式进行发电及用电时，用手工方式合上用电回路上的漏电开关，同时拉开离网模式回路上的空气开关；反之，当电网故障在离网模式进行发电及用电时，用手工方式拉开用电回路上的漏电开关，同时合上离网模式回路上的空气开关。

（3）通过现场检查，二种工作模式互相切换的二只开关（漏电开关、空气开关）不具备机械闭锁或电气闭锁功能。

（三）存在的问题

1．双向储能逆变器不具备防（反）孤岛功能。

使用常规的并网逆变器进行光伏发电时，其反孤岛装置为并网逆变器和并网专用失压开关，当电网故障失压时，触发并网逆变器反孤岛装置及并网专用失压开关跳闸，阻止光伏继续向电网送电。

但是，目前现场安装的双向储能逆变器在电网故障时仍可工作，它不具有常规并网逆变器反孤岛功能。

2．并网专用开关功能缺

根据嘉电运检〔2013〕381号《居民光伏接入系统典型方案》、《居民光伏接入系统典型设计》的有关要求：

并网点应安装易操作，具有明显开断指示、具备开断故障电流能力的低压并网专用开关，专用开关应具备失压跳闸及检有压合闸功能。

但是根据调查，目前安装在沙家浜小区的大部分光伏用户的并网专用开关只具备失压跳闸功能，而缺失检有压合闸功能，当电网复电时仅靠人工到现场进行推送。

3．切换开关没有相互闭锁通过现场检查，二种工作模式互相切换的二只开关（漏电开关、空气开关）没有相互闭锁功能，按现场记录在配电箱上的文字操作顺序，用人工方式切换并网与离网模式的电源，存在较大的安全隐患。

4．存在着光伏发电量虚增的可能

此光伏发电装置具有双向储能功能，可以通过光伏发电对蓄电池充电，也可以用市电通过逆变器对蓄电池充电。

这样通过光伏发电表的电量含有市电充电后的发电量，可能造成光伏发电量虚增，光伏发电补贴计量不准确等情况。

（四）拟整改建议1．应确定双向储能逆变器（具有并网、离网功能）是否可以准入到嘉兴供电公司分布式光伏设备应用范围。

2．建议推广具备失压跳闸及检有压合闸功能的并网专用开关。

3．在漏电开关下桩及熔断器上桩间安装一具防误双投刀开关，以解决由于二开关没有相互闭锁而引起的安全隐患，如图15：

八、居民光伏发电项目现场验收要求

具体的并网验收流程、并网验收项目及要求可按照《国网嘉兴供电公司分布式光伏发电并网验收实施细则（试行）》的通知（嘉电规〔2013〕16号）的相关要求实施。

目前各供电所进行现场验收时应着重关注以下几点：

（一）居民分布式光伏发电项目建设方应在光伏发电设备通过型式试验、例行试验、光伏发电系统通过整体调试后，向供电部门申请并网验收，同时提供以下相关材料：

1•若委托第三方管理，提供项目管理方资料（工商营业执照、税务登记证、与用户签署的合作协议复印件）

2•主要电气设备一览表

3•主要设备技术参数和型式认证报告，包括发电、逆变、变电、断路器、刀闸等设备

4.光伏发电系统安装验收和调试报告

（二）现场设备验收

居民分布式光伏发电项目并网验收记录单

验收项目

验收内容

验收要求

验收结论

光伏项目接入系统工程及接入引起的公共电网改造部分的设备检查

1.检查并网开关的3C认证，并网开关电气、机械性能

有3C认证，性能

良好

2.检查并网开关电气试验报告

试验合格

3.开展接入线路、光伏发电系统电气接线、计量接线竣工验收

接线正确

继电保护、自动化、通信装置检查

1.检查光伏系统开关状态、电压、电流、有功功率、无功功率、光伏发电量等信息接入及联调

相关参数信息接入及联调正确

2.检查通信网络是否正常

正常

计量装置检查

1.检查产权分界点及并网点是否安装计量装置

应设计量装置

2.检查计量装置是否运行正常

正常

逆变器检查

检查逆变器测试认证报告是否具备

有3C认证，测试合格

防孤岛保护试验

开启大功率设备，使本地负载远大于光伏出力，破坏本地负载与光伏出力平衡的条件，使逆变器的反孤岛功能正常运行。

切断光伏

发电间隔的市电，检查逆变器及并网点开关是否跳开，如正常动作，则逆变器防孤岛保护功能测试正常。

正常动作

验收总体结论：

验收人员签字：