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摘要：近些年来，光伏发电系统发展迅猛，在电力系统中占据的比重逐步增加，对改善当前电力结构、节约资源、保护环境等都起到了重要作用。在当前光伏发电系统应用中，主要是将其接入到10kV配电网中运行，在经济效益与社会效益等方面都有着较大优势。本文就对光伏发电系统接入10kV配电网运行的相关技术展开研究，以进一步促进其在未来的发展。
关键词：光伏发电系统；10kV配电网；运行；相关技术；研究
光伏发电系统是一种太阳能与电能转换的系统，其转换利用的设备是太阳能电池，会涉及到许多领域的技术，包括半导体材料、蓄电池技术、电力工程技术和电力电子技术以及智能控制技术等等，在现代能源发电领域中占据着重要地位。将光伏发电系统并入配电网中，可以有效降低投资与能耗，并提高系统运行的灵活性、可靠性与安全，但也会在一定程度上影响配网稳定。因此，对并网光伏发电系统进行研究，有着重要的现实意义。
一、并网光伏发电系统概述
光伏发电系统工作的基本原理是“光伏效应”，在光照作用下，电池板上金属与半导体结合的不同部位会出现电位差，形成电压，在两者连通后，就会有电流回路形成，实现光子到电子、光能到电能的转换。
在并网运行的光伏发电系统中，其主要组成部件有光伏电池组件、光伏阵列汇流箱、交直流配电柜、逆变器以及其它辅助设备等，各部件的构成与作用如下：
首先，光伏电池组件是光伏发电系统的基本单元，由上下两层半导体材料组成，每层厚度约为1/100英寸，P-N结有着恒定特性，在加载电势后会形成相应的电压，电池板大小与电池电流直接呈正比例关系[1]。
其次，光伏阵列汇流箱PVS即直流回流装置，是与公共电网并网的重要装置，其作用是将多个相同规格的光伏组件组成一个付光伏组件串列，再把多个串列接入到汇流箱中，通过专用直流断路器、防雷器输出以及光伏逆变器，完成并网。
第三，直流配电柜相当于一种二级汇流装置，其输入端与输出端分别连接至直流汇流箱、逆变器，其作用是汇流光伏组件的直流电源，然后经逆变器或者直接连接其他直流负载，其重要的元件有断路器、防反二极管以及防雷器，在技术参数方面，直流输入和输出电压都需在800vdc以下，每路直流输入和输出电流都不能超过125A，额定绝缘电压是1000vdc，环境最高和最低温度为45℃和-25℃，相对湿度要小于95%。
第四，逆变器，逆变器是调整电源的装置，其电源调整是升压回路、逆变桥式回路实现的，其调整过程是升高太阳能电池的直流电压，再利用逆变桥将其转换为常规交流电压，实现直流到交流的变换，完成光伏发电系统的并网。
第五，其它辅助设备主要包括无功补偿装置、电能质量检测装置以及防雷、接地装置，其中，无功补偿装置的作用是调节系统电压、控制电网电压水平，避免电压快速波动或不经济等造成的损失。电能质量检测装置主要是通过对光伏发电系统电能质量指标的检测，确保光伏电网并入的安全，并网点电压偏差正负绝对值在35kv以下和20kv以下分别要控制在标称电压的10%、7%，保证配电网运行可靠。防雷、接地装置的作用主要是保证太阳能电池的安全，避免雷击造成损失，外部防雷措施有接闪器、引下线、接地地网，内部防雷是通过连接等点位、屏蔽和浪涌保护等实现的。
二、光伏发电系统接入10kV配电网运行的相关技术
（一）相关技术标准
光伏发电系统接入10kV配电网运行，为保证光伏发电系统并网后配电网运行的安全稳定，需要建立统一的技术标准，规范光伏发电系统接入10kV配电网运行的技术内容，具体技术标准与内容包括：《光伏系统并网技术要求》GB/T19939-2005,提出了光伏发电系统并网的方式、电压、电流等各项技术指标；《国网公司关于分布式光伏发电并网方面相关意见和规定》，给光伏发电并网提出了相应指导；《光伏电站接入电网测试规程》，明确了光伏发电系统并网的测试内容、方法以及合格标准；其它的还有《光伏系统电网接口特性》GB/T20046-2006、《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》Q/GDW617-2001等。上述相关技术标准在光伏系统接入10kV配电网的电能质量、有工无工、继电保护、通信自动化系统以及防孤岛效应等方面都提出了明确要求，严格按照技术标准进行光伏发电系统接入10kV配电网运行，可以有效保障系统与电网的安全[2]。
（二）相关技术要求
10kV配电网在配电网体系中占据着较大比例，是我国最为常见的配电网，也是光伏发电系统适合接入的对象，其相关的技术要求有：
首先，在接点方式上，分布式光伏在接入10kV配电网时应选用单点式接入，当低压配电台区接入分布式光伏后，除了配电室、箱式变低压母线联络之外，不能再与其他台区之间建立低压联络，以保证配电网运行稳定，避免出现恶性循环。
其次，在接入方案上，要确定公共连接点、并网点的具体位置，并校核分布式光伏接入后配电线路的配变容量、载流量，既要达到光伏发电上网的要求，也要满足光伏发电离网后用电需求。
第四，在并网运行中，要对并网点、光伏发电系统信息进行实时采集，包括并网点的电压、电流、开光状态以及光伏发电系统的发电量、有功功率、无功功率等，调度部门可以根据监测的信息，完成对光伏发电系统的并列、启停、发动功率调整等远程控制。
图2：光伏发电系统T接接入10kV配电网
第五，继电保护与安全自动装置方面，在光伏发电系统并网中，需要对电源设置各种保护装置，比如低压保护、过压保护、低频保护、过频保护、短路保护、过流保护和缺相保护、防孤岛保护以及恢复并网保护等，所有电源保护装置还要配合电网侧线路保护装置，并设置安全自动装置，可以准确定位故障位置，自动隔离故障的系统，预防光伏电源对电网安全产生反向影响，起到良好安全波保护作用。
（三）相关技术方案
根据相关技术标准以及我国电网运行实际情况，光伏发电系统在接入10kV配电网运行时，都需要采取单点接入的方式，不设立低压联络，有明确的公共连接点、并网点位置，公共连接点的各项电能质量指标，包括电压偏差、频率偏差以及电压波动、闪变等都需要达到国家相关标准的规定，典型的光伏发电并网技术方案有以下四种：
一是通过专线接入的方式，是指从公共变电站中，选取一个专用断路器开关作为与光伏发电系统开关的连接点，同时也是并网点，通过对并网点断路器的断开与闭合来控制光伏发电系统的并网图1：光伏发电系统专线接入10kV配电网
图3：用户内部电网专线接入方式
与否，具体可见图1。此种接入方式具有接线方式简单、调控管理方便、故障或检修不影响配电正常运行等优点。
二是T接接入的方式，此种方式针对的是10kV配电网有其它性质用电的情况，接入到配电网的光伏发电系统可以视为一个分支，并网点是光伏系统的进线位置，如图2所示。此种接入方式优点主要是可以就近接入、经济性高于专线接入方式，但故障与检修的影响相对较大，需要做好孤岛效应的预防[3]。
三是用户内部电网专线接入方式，此种方式类似与专线接入方式，不同点在于此方式的光伏系统归属、并网点设置都在用户站内部，如图3。在非并网运行时，用户需要由公用电网来供电，在并网运行时，用户可以由光伏发电系统供电，多余的电能还能够输送到公用电网中。
图4：用户内部电网T接接入方式
四是用户内部电网T接接入方式，此种方式结合了上述二、三两种接入方案，具体接线如图4，可以更好满足光伏发电系统用户站的并网需求，但也会增加接线的复杂程度、增大公用电网调控管理的困难程度。
结语：
综上所述，光伏发电系统具有节能、环保、可再生等众多优点，在未来有着广阔的发展前景，光伏发电系统接入配电网运行是必然的发展趋势。10kV配电网是我国常见的配电网，研究光伏发电系统接入10kV配电网的相关技术，提高并网光伏发电系统、配电网运行的安全性，对光伏发电系统应用水平提升有着重要作用。
参考文献：
[1]王军,郭峰,黄国强.光伏发电系统接入10kV配电网运行的相关技术探讨[J].电子技术与软件工程,2015,18:245.
[2]孙换春.分布式光伏发电系统接入配电网相关技术分析[J].电子技术与软件工程,2015,05:245.
[3]何远新.分布式光伏发电系统接入配电网的优化配置探究[J].通讯世界,2015,11:140-141.