（中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司 山西太原 030001）
摘要：居民太阳能光伏发电有其特殊性，有必要研究其并网对电网产生的影响。通过对居民太阳能光伏发电并网设备及其结构的介绍，分析了居民太阳能光伏发电并网可能带来的问题，并相应提出了解决问题的办法和建议。
关键词：居民太阳能光伏发电；并网系统
1居民太阳能光伏发电并网系统工作原理及分类
1.1居民太阳能光伏发电并网系统工作原理
屋顶太阳能光伏发电并网系统由屋顶太阳能电池阵列、接线箱、并网逆变器、主配电箱、电能计量表和电网组成。逆变器输入接太阳能电池阵列，输出通过主配电箱分成两路，一路接本地自用负荷，一路经电能表接电网。当太阳能电池发电量大于本地负荷量时，多余的电能流向电网；当太阳能电池发电量小于本地负荷量时，不足的电能将由电网供给。
1.2 居民太阳能光伏发电并网系统分类
（1）离网光伏系统住宅供电
我国边远偏僻的山村、高原、牧区、海岛、沙漠等地理位置比较特殊的区域，这些地区远离公共电网还不能利用传统电网供电，但这些地区太阳能资源都十分丰富，可以考虑应用太阳能发电提供照明、看电视等日常生活用电。
（2）居民小型并网光伏发电系统
对于城镇的老住宅，由于在规划设计中对居民用电负荷估计太低，选用的线路截面、负荷开关容量偏小等，造成用电线路经常性的过负荷跳闸，超负荷运行烧毁开关、电能表、电线等现象，产生了很大的安全隐患。与此同时，老住宅具有用户密度高，预留空间小等缺点，这给重排供配电线路或加设线路带来很大难度，小型并网光伏发电系统可以解决居民住宅供配电问题。
2 居民太阳能光伏发电并网引发的问题
在国家科学技术的强力推动和相关激励政策的促进下，我国的光伏发电产业发展势头良好。居民太阳能光伏发电使居民不仅只是用户，还可能是电能提供者，应该如何处理居民太阳能光伏发电并网产生的一系列问题不得不引起电力企业深思【2】。
（1）居民太阳能光伏发电并网输出功率不稳定：系统输出功率不仅受到设备自身因素的影响，同时其输出功率随太阳辐射强度、天气、地域、季节、温度等自然因素而变化，所以系统输出功率极不稳定。太阳能光伏发电的输出功率不稳定不仅会对整个电网的电压稳定造成影响，而且由于输出功率的不可预测性难以提供稳定的电能输送保证。根据这一特性，系统必须在实际运行过程中做好电网发电波动记录，掌握系统输出功率的波动规律，并配备电网发电下降补偿装置，从而保证整个电网系统的稳定运行。
（2）孤岛效应：居民太阳能光伏发电并网以后会产生孤岛效应【1】。孤岛效应具有多方面的危害，当电力部门对有光伏发电设备的居民电力设施进行检修时，孤岛效应会使已经停电的电力设施可能仍然带电，给检修人员带来很大危险；另外，孤岛效应会造成用电设备的损坏，而且并网设备本身也会因负荷的急剧变化而出现损毁。因此，光伏发电并网系统必须具有检测孤岛效应的能力，当孤岛效应发生时可以快速准确地切断并网逆变器，这是居民太阳能光伏发电并网应用时必须要解决的问题。
（3）谐波问题
居民太阳能光伏发电并网设备的逆变器是一个谐波源，其产生的谐波分量与其拓扑结构和控制方式有关，这导致了太阳能光伏发电并网系统在将直流电能逆变转换为交流电能的过程中会产生大量谐波。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于太阳能光伏发电并网系统安装位置的不确定性，实际注入公共连接点的谐波电流需在发电装置并网时按规定方法测量后才能得知。因此，太阳能光伏发电并网系统实际并网时需现场检测其谐波电压、电流是否满足国家标准，如不满足则需采取加装滤波装置等相应措施 。
（4）对电网冲击问题
居民太阳能光伏发电并网实际上是两个交流电源的并联，只有当两个交流电源的电压同幅度、同相位时才能并联。如果在逆变器交流侧电压与电网电压不同步的情况下并网，将产生冲击性电流，会对电网产生冲击，严重时可能损坏附近居民的电器设备或引起保护动作造成停电事故，并网设备本身也会因冲击而损坏。因此居民太阳能光伏发电并网时采用的并网逆变器必须有很可靠的同步控制装置，并网时要严格按规范操作。
（5）无功平衡问题
太阳能光伏发电并网系统基本上为纯有功输出，其功率因数较高，约在 0.98 以上。根据《电网若干技术原则的规定》，为满足无功补偿按分层、分区 、就地平衡的原则，太阳能光伏发电并网系统应配置适当的无功补偿装置，以满足电网对无功的要求，提高电压质量，降低线损。
（6）行业质量与标准修订问题
光伏行业标准的制修订工作进展缓慢，与其他相关行业标准协调不到位；居
民太阳能光伏发电网的技术难点在于逆变器性能，并网前必须对并网设备进行检测、验收和技术指导，使其相应指标满足要求后才可允许其并网。然而，目前国内还没有专门制定光伏发电并网设备的检测和验收的相关标准，这为居民太阳能光伏发电系统的大力推广带来一定困难。
（7）计量问题
对带有太阳能光伏发电设备的居民来说，当居民发电设备的发电功率大于用
电功率时，装置向电网输送电能，单向累计电量的电能表将把居民输送给电网的电能计量仍认为是从电网获取并消耗的电能，这显然是不合理的。因此采用双向计量电能表或是发电、用电分开的两块电能表计量。用双向计量电能表计量时，应采取精度更高以及在小负荷情况也能准确计量的电能表，比如0.5 s级电能表；如果考虑到国家或地方政府可能给予光伏并网发电的优惠政策，则应该把光伏发电和居民用电分开计量。
3 居民太阳能光伏发电并网建议
为了更好地发展我国的太阳能光伏发电产业，可以把以下几个方向作为未来光伏发电产业的发展重点：
（1）加大国内太阳能光伏发电技术的研发力度。要提高纯度硅材料的研发和生产能力，注重光伏发电系统分散式接入用户端的技术研究，从而提高发电系统的运行可靠性。
（2）标准制定部门应尽快制定与光伏并网有关的实施标准和技术规范，将电气接口和通信接口更加规范和统一，这在很大程度上可以降低居民光伏发电系统的初始投资成本和运营成本，可以更快地实现光伏发电系统的资本盈利。
（3）加强光伏发电产业和电网企业的合作，实现普通电网和光伏发电系统并网工作有序可靠进行。同时探讨研究未来用电市场多方竞争的发展模式，促进传统电网和新兴发电产业的快速发展。
4 结语
太阳能光伏发电并网引出了一系列问题，我们要很好地处理这些问题，最大限度的开发和利用太阳能等绿色可再生能源，这样居民太阳能光伏发电并网系统才会迅速发展。
参考文献：
[1]钱伯章．国内外太阳能光伏发电应用与安装成本［J］．太阳能，2012（16）
[2]胡云岩，张瑞英，王军.中国太阳能光伏发电的发展现状及前景［J］． 河北科技大学学报，2014（01）
论文作者:任耀东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/9
标签：光伏论文; 太阳能论文; 电网论文; 居民论文; 系统论文; 电能论文; 逆变器论文; 《电力设备》2017年第30期论文;