這種模式一般應用于用戶側用電負荷較大、且用電負荷持續(xù)、一年中很少有停產或半停產發(fā)生的情況下,或者是,就算放假期間,用戶的用電維持負荷大小也足以消納光伏電站發(fā)出的絕大部分電力。此系統(tǒng)應用如下圖所示:
這類系統(tǒng),由于低壓側并網(wǎng),如果用戶用電無法消納,會通過變壓器反送到上一級電網(wǎng),而配電變壓器設計是不允許用于反送電能的(可以短時倒送電,比如調試時,而長期不允許),其最初潮流方向設計是固定的。所以需要安裝防逆流裝置來避免電力的反送。
針對一些用戶無法確保自身用電能夠持續(xù)消耗光伏電力,或者生產無法保證持續(xù)性的項目,建議不要采用此種光伏發(fā)電入網(wǎng)方式。
單體 500kW 以下,并且用戶側有配電變壓器的光伏電站,建議采用這種模式,因為其升壓所需增加的投資占投資比例較大。
針對防逆流,市場有有多機防逆流和單機防逆流解決方案。
多機防逆流裝置系統(tǒng)原理圖(圖2):
圖2.多機防逆流
單機防逆流裝置系統(tǒng)原理圖(圖3):
圖3.單機防逆流
通過實時監(jiān)測配電變壓器低壓側出口電壓、電流信號計算出輸入電網(wǎng)的功率或接入點靠近電網(wǎng)側的電能潮流方向,一旦發(fā)現(xiàn)逆變器向電網(wǎng)輸入能量,立即通過RS485通訊的方式控制逆變器降低輸出電流,減小光伏系統(tǒng)發(fā)電功率,從而達到光伏系統(tǒng)防逆流的功能。
對于大多數(shù)看好分布式發(fā)電的用戶來說,選擇自發(fā)自用余電上網(wǎng)是最理想的模式,這樣即可以拿到自發(fā)自用較高電價,又可以在用不掉的情況下賣電給電網(wǎng)。但是實際操作過程中阻力頗多,原因是光伏從業(yè)者和地方電網(wǎng)公司人員信息的不對稱,互相缺乏對于對方專業(yè)知識的了解,這也是為什么該模式成為光伏電價政策和國網(wǎng)新政中最讓人難以理解的部分。
光伏發(fā)電在自發(fā)自用余電上網(wǎng)模式時,用戶(或者稱之為“投資商”)希望所發(fā)電量盡可能在企業(yè)內部消耗掉,實在用不掉的情況下,可以送入電網(wǎng),以不浪費掉這部分光伏電量。但電力公司最希望的是用戶簡單選擇,要么自發(fā)自用,要么升壓上網(wǎng)。因為,自發(fā)自用余電上網(wǎng)對于地方電力公司來說,要增加一些工作量:區(qū)域配網(wǎng)容量計算(允許反向送電負荷)、增加管理的電源點(純自發(fā)自用可以降低標準來管理)、正反轉電表改造后的用戶用電計量繁瑣(需要通過電表 1 和電表2 的數(shù)值換算得出用戶實際用電負荷曲線和用電量)、增加抄表工作量等。
當然,從本質上來說,電力公司無法獲得用戶自發(fā)自用電量的購售電差價,對于地方電力公司是一個實際損失。既增加了工作量,又沒有實際利益,因此會設置各種理由讓投資商不選擇這種并網(wǎng)方案。但只要從技術上充分說明這就是國家電網(wǎng)公司允許的余電上網(wǎng)方案,并且有一個合理的設計稿,當?shù)仉娏揪蜔o法輕易拒絕投資商的申請。
很多光伏電站業(yè)主他們認為,只要在電表 3 處(400V 側)并網(wǎng),光伏電力用戶消納不了的話,可以直接通過配電變壓器反送至 10kV 側(或 35kV)。但實際上這是不允許的,違背了配電網(wǎng)的潮流設計,可能會引起 400V 側的電壓、功率因素等異常,同時某些保護設備也有可能會因此失去作用。
其實,對于分布式電站而言,采用升壓并網(wǎng)和低壓側并網(wǎng)的成本差異不會太大,因為低壓側并網(wǎng)需要選擇帶變壓器的逆變器(當然也可以選擇 10-30KW 組串逆變器);升壓上網(wǎng)時雖然增加了變壓器,但是可以選擇采用無隔離變壓器的逆變器,綜合成本兩者差不多。只是增加了綜合自動化保護系統(tǒng)和地調傳輸?shù)馁M用。不過,同一廠區(qū)內,規(guī)模在 MW 級以上的電站,升壓并網(wǎng)會對電能質量有一定保障,用戶不用承擔任何風險。
當然,此光伏發(fā)電入網(wǎng)方式不太適用于用戶進戶母線為 35kV 以上的項目,這時候 10kV 或 35kV 完全是用戶廠內母線,母線相連變電站是110kV或者 220kV,則一般可以直接反送入網(wǎng)。因為此類變電站在最初潮流設計時,都是可以雙向運行的。
也不適用于 400V(或以下)進戶的小型用電戶(包括家庭和小商業(yè)),因為其 400V 母線是和其他用電單位合用的,反送電不直接跨越變壓器,而是在 400V 母線上消納(原理上可以借用)。當然,在 400V 母線上,光伏等分布式發(fā)電的總裝機容量會受到控制(此類容量比例沒有固定的數(shù)值,根據(jù)當?shù)?400V 環(huán)網(wǎng)內的負載情況確定,也可通過增加區(qū)域調控和儲能配套來增加分布式電源裝機容量)。
這種運營模式最大的缺點,是其收益模型不能固定,自發(fā)自用比例和余電上網(wǎng)比例始終在變化,電站融資、出售時評估價值會比實際產出有所打折,甚至資方因為擔心用電戶的未來經(jīng)營狀況而無法獲得一個合理的資產價值。
在光伏發(fā)電大發(fā)展的近十年中,直接上網(wǎng)賣電一直是光伏應用的主流,因為其財務模型簡單,并且相對可靠,而樂于被資本所親睞,該模式具體并網(wǎng)形式見下圖:
這種光伏發(fā)電入網(wǎng)方式不但適用于未來的分布式固定電價項目,選擇直接脫硫電價賣給電網(wǎng)也不失為一種好的選擇(當然要求該地區(qū)脫硫電價不低于0.4 元)。這總比未來分布式電站的收益期要短一些。