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摘 要：光伏发电可能引起的问题有：输出功率不稳定，孤岛效应问题，对电网冲击问题，谐波问题，无功平衡问题，相关标准的制定等问题。本文通过对配电站和水电站的进一步改造，改变逆变地点，规范化的制定，解决部分阻碍光能并入配电网的困难，为光能的充分利用与生活普及提供了一些新的思路和想法。
关键词： 光伏发电；并网；配电站；水电站；规范化
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
1．引言
文献《光伏发电在我国电力能源结构中的战略地位和未来发展方向》对光伏发电的前景，市场和目前的科技水平等进行了较为全面的叙述，同时提出了农村离网供电，分布电源等对光伏发电的建议。
《光伏发电并网大电网面临的问题与对策》则是从电网角度指出光伏发电大规模并网使大电网在研究与实验验证手段、对光伏发电系统影响大电网机理的认识、新型配电系统的规划、电网运行控制、电网监测保护与控制装备、技术标准与规范等方面面临新的问题，并提出了应对这些问题的策略。
《中国光伏发电的市场规范化间题》从光伏发电市场规范化的角度，提出了若干光伏市场规范化的措施。
《居民太阳能光伏发电并网引起的问题研究》从居民光伏发电的角度分析了居民太阳能光伏发电并网可能带来的管理、电能计量等方面的问题,并相应提出了解决问题的办法和建议。
本文在以上文献的基础上对光能输出的逆变，并网环节进行了改进，将逆变并网部分从完全分散至居民处改为由配电站进行，同时提出了光能和水电站综合应用的方法。
2．制约光伏发电的问题
我国能源供应状况为煤炭比重过大，环境压力沉重；人均能耗远低于世界平均水平，能源技术落后，系统效率低，产品能耗高，资源浪费大。我国能源供应面临严峻挑战：一是能源决策国际环境复杂化，对国外石油资源依存度快速加大，二是化石能源可持续供应能力遭遇严重挑战。长远来看，能源资源及其供应能力将对我国能源系统的可持续性构成严重威胁。光能，风能等可再生能源由于较易获得且对环境无污染，被视作未来能源的发展方向。
在众多分布式发电供能技术中，太阳能产业是全世界公认的最有前途的新能源产业，世界各国都将光伏发电作为发展的重点。美国政府最早制定光伏发电的发展规划，能源部和有关州政府制定了光伏发电的财政补贴政策，总光伏安装量已达到3000 兆瓦以上，连续三年光伏产业均以高于30%的年增长率上升；美国总统奥巴马更是把发展大规模分布式太阳能光伏发电作为其新能源的重要组成提上议程。日本也早在1974 年就开始执行"阳光计划"，1992 年电力公司收购光伏发电系统剩余电力制度开始实施，1994 年提出"朝日七年计划"，到2000 年已完成16.2 万套太阳能光伏屋顶计划，1997 年又宣布7 万光伏屋顶计划，到2010 年将安装7600 兆瓦太阳能电池。德国1990 年提出1000 屋顶发电计划，1998 年进一步提出10 万屋顶计划。到2007 年5 月为止，全球已建成容量超过5 兆瓦的光伏电站10 座，容量在2 兆瓦以上的光伏电站超过了50 座。
中国在太阳能产业方面起步较早太阳能电池产量方面处于世界前列，然而在并网光伏发电应用方面才刚刚起步，近年各地建造了一些并网光伏示范或试验系统，2008 年底国内最大的太阳能光伏发电并网系统有上海崇明岛和深圳园博园的1 兆瓦光伏电站。国内的光伏生产企业在设备、工艺、技术和人才等方面都需要引进、消化和吸收，多数核心技术特别是硅材料，几乎完全依赖进口。在整个产业链中，国内太阳能企业能做的只有终端设备的研发和生产，90%以上的原料和设备进口，90%以上的产品出口。
光伏电池阵列输出的功率与环境因素密切相关，太阳能电池的伏-安特性呈非线性，需要MPPT控制器找到光伏阵列在确定日照和温度条件下输出最大功率时对应的工作电压，以适应环境的变化。光伏电池阵列输出的直流电力通过逆变器转换为交流电力，逆变器的工作点在输入侧要与光伏电池阵列输出电压匹配，在输出侧要满足交流并网的条件；逆变器会在交流侧注入高次谐波，要通过优化逆变器控制方式和滤波来降低谐波含量；光电能量转换过程中不产生也不消耗无功，在逆变过程需要消耗无功，这是与其他常规发电系统的重要区别之一，因此光伏发电系统需要配置无功补偿设备，对并网点的功率因数进行控制。大电网受到的扰动可能影响并网光伏发电系统正常运行，尤其是如果出现光伏发电系统孤岛运行时，必须迅速感知以调整逆变器的运行状态，避免光伏发电系统受到危害，且为后续再并网做好准备。以上问题可以概括为输出功率不稳定，孤岛效应问题，对电网冲击问题，谐波问题，无功平衡问题等问题。这些问题在用户侧由于环境与技术条件所限并不能够得到很好的解决。
由于光能的采集一般都在白天进行而居民用户对电能的大量需求则大多在夜晚。可知电能的有效存储，电池的使用寿命，充电容量大小，充电时间，放电时间等问题同样制约着光伏发电的发展。
3．解决问题的方法
从所提出的问题可知，用户侧光伏发电并网存在较多技术问题，在传统技术条件下难以等到有效的解决。即使解决部分也会对电网造成影响，对电力系统的安全构成了一定的威胁。
3.1 逆变及并网地点的重新选取
可解决的方法有研究新型与光能，风能等可再生能源相配套的电气设备。或是将部分地区光伏发电电流集中在一起，如配电站等区域进行统一的逆变或是存储。这样只需保持这一配电站所影响的区域即可，无需考虑每个用户的操作对配电网所造成的影响。同时对于并网控制，继电保护，无功补偿，电气量测量，谐波问题等问题的解决提供了更加专业化，系统化的监控。
3.2 与智能电网的相互配合
根据智能电网的发展要求则可形成大地区间的平衡（由国家统一调控）和小型区域自身的自身控制。这样由大功率传输电能提供基本符合，而可再生能源则在现阶段扮演辅助功能，提供调峰等辅助作用。待可再生能源的利用技术更加成熟以后再进行逐步的改变，这个过程大约需要50到100年。
3.3 光伏发电电能的储存和利用
良好的储存和应用是推动太阳能并网发展的强大动力。
3.3.1光伏发电电能的储存
由于光伏发电输出功率不稳定，光照时间，强度无法预测等因素的制约，目前的光能利用并非直接向重要负荷供电，而大多是以电能转换为其他形式能量储存起来。待能量接近饱和后在进行输出。但是由于电池技术发展的制约，电能转化效率，电池使用寿命，电池容量，价格等方面均无法达到全面推广的要求。对现有调峰方式（如水电调峰）的利用则能在一定的时间范围内解决电能储存的问题。此时对水库容量的要求会有一定程度上的提高。此阶段用户所发电能并不能直接为自身所用，电用户同时也扮演了电能提供方的角色，通过分用电表进行能量监控，并且最终从中获益。
3.3.2建設太阳能电站
同时随着电动汽车技术的日益成熟，光能型电动汽车"加电站"具有环保无污染，且无储油罐所带来的安全隐患，只需一次投资便可获益等优势，也会促进电动汽车的推广。
3.3.3其他商业应用
光伏的其它商业应用是指没有政府政策补贴的商业化应用， 如独立通讯。
关键词： 光伏发电；并网；配电站；水电站；规范化
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：
1．引言
文献《光伏发电在我国电力能源结构中的战略地位和未来发展方向》对光伏发电的前景，市场和目前的科技水平等进行了较为全面的叙述，同时提出了农村离网供电，分布电源等对光伏发电的建议。
《光伏发电并网大电网面临的问题与对策》则是从电网角度指出光伏发电大规模并网使大电网在研究与实验验证手段、对光伏发电系统影响大电网机理的认识、新型配电系统的规划、电网运行控制、电网监测保护与控制装备、技术标准与规范等方面面临新的问题，并提出了应对这些问题的策略。
《中国光伏发电的市场规范化间题》从光伏发电市场规范化的角度，提出了若干光伏市场规范化的措施。
《居民太阳能光伏发电并网引起的问题研究》从居民光伏发电的角度分析了居民太阳能光伏发电并网可能带来的管理、电能计量等方面的问题,并相应提出了解决问题的办法和建议。
本文在以上文献的基础上对光能输出的逆变，并网环节进行了改进，将逆变并网部分从完全分散至居民处改为由配电站进行，同时提出了光能和水电站综合应用的方法。
2．制约光伏发电的问题
我国能源供应状况为煤炭比重过大，环境压力沉重；人均能耗远低于世界平均水平，能源技术落后，系统效率低，产品能耗高，资源浪费大。我国能源供应面临严峻挑战：一是能源决策国际环境复杂化，对国外石油资源依存度快速加大，二是化石能源可持续供应能力遭遇严重挑战。长远来看，能源资源及其供应能力将对我国能源系统的可持续性构成严重威胁。光能，风能等可再生能源由于较易获得且对环境无污染，被视作未来能源的发展方向。
在众多分布式发电供能技术中，太阳能产业是全世界公认的最有前途的新能源产业，世界各国都将光伏发电作为发展的重点。美国政府最早制定光伏发电的发展规划，能源部和有关州政府制定了光伏发电的财政补贴政策，总光伏安装量已达到3000 兆瓦以上，连续三年光伏产业均以高于30%的年增长率上升；美国总统奥巴马更是把发展大规模分布式太阳能光伏发电作为其新能源的重要组成提上议程。日本也早在1974 年就开始执行"阳光计划"，1992 年电力公司收购光伏发电系统剩余电力制度开始实施，1994 年提出"朝日七年计划"，到2000 年已完成16.2 万套太阳能光伏屋顶计划，1997 年又宣布7 万光伏屋顶计划，到2010 年将安装7600 兆瓦太阳能电池。德国1990 年提出1000 屋顶发电计划，1998 年进一步提出10 万屋顶计划。到2007 年5 月为止，全球已建成容量超过5 兆瓦的光伏电站10 座，容量在2 兆瓦以上的光伏电站超过了50 座。
中国在太阳能产业方面起步较早太阳能电池产量方面处于世界前列，然而在并网光伏发电应用方面才刚刚起步，近年各地建造了一些并网光伏示范或试验系统，2008 年底国内最大的太阳能光伏发电并网系统有上海崇明岛和深圳园博园的1 兆瓦光伏电站。国内的光伏生产企业在设备、工艺、技术和人才等方面都需要引进、消化和吸收，多数核心技术特别是硅材料，几乎完全依赖进口。在整个产业链中，国内太阳能企业能做的只有终端设备的研发和生产，90%以上的原料和设备进口，90%以上的产品出口。
光伏电池阵列输出的功率与环境因素密切相关，太阳能电池的伏-安特性呈非线性，需要MPPT控制器找到光伏阵列在确定日照和温度条件下输出最大功率时对应的工作电压，以适应环境的变化。光伏电池阵列输出的直流电力通过逆变器转换为交流电力，逆变器的工作点在输入侧要与光伏电池阵列输出电压匹配，在输出侧要满足交流并网的条件；逆变器会在交流侧注入高次谐波，要通过优化逆变器控制方式和滤波来降低谐波含量；光电能量转换过程中不产生也不消耗无功，在逆变过程需要消耗无功，这是与其他常规发电系统的重要区别之一，因此光伏发电系统需要配置无功补偿设备，对并网点的功率因数进行控制。大电网受到的扰动可能影响并网光伏发电系统正常运行，尤其是如果出现光伏发电系统孤岛运行时，必须迅速感知以调整逆变器的运行状态，避免光伏发电系统受到危害，且为后续再并网做好准备。以上问题可以概括为输出功率不稳定，孤岛效应问题，对电网冲击问题，谐波问题，无功平衡问题等问题。这些问题在用户侧由于环境与技术条件所限并不能够得到很好的解决。
由于光能的采集一般都在白天进行而居民用户对电能的大量需求则大多在夜晚。可知电能的有效存储，电池的使用寿命，充电容量大小，充电时间，放电时间等问题同样制约着光伏发电的发展。
3．解决问题的方法
从所提出的问题可知，用户侧光伏发电并网存在较多技术问题，在传统技术条件下难以等到有效的解决。即使解决部分也会对电网造成影响，对电力系统的安全构成了一定的威胁。
3.1 逆变及并网地点的重新选取
可解决的方法有研究新型与光能，风能等可再生能源相配套的电气设备。或是将部分地区光伏发电电流集中在一起，如配电站等区域进行统一的逆变或是存储。这样只需保持这一配电站所影响的区域即可，无需考虑每个用户的操作对配电网所造成的影响。同时对于并网控制，继电保护，无功补偿，电气量测量，谐波问题等问题的解决提供了更加专业化，系统化的监控。
3.2 与智能电网的相互配合
根据智能电网的发展要求则可形成大地区间的平衡（由国家统一调控）和小型区域自身的自身控制。这样由大功率传输电能提供基本符合，而可再生能源则在现阶段扮演辅助功能，提供调峰等辅助作用。待可再生能源的利用技术更加成熟以后再进行逐步的改变，这个过程大约需要50到100年。
3.3 光伏发电电能的储存和利用
良好的储存和应用是推动太阳能并网发展的强大动力。
3.3.1光伏发电电能的储存
由于光伏发电输出功率不稳定，光照时间，强度无法预测等因素的制约，目前的光能利用并非直接向重要负荷供电，而大多是以电能转换为其他形式能量储存起来。待能量接近饱和后在进行输出。但是由于电池技术发展的制约，电能转化效率，电池使用寿命，电池容量，价格等方面均无法达到全面推广的要求。对现有调峰方式（如水电调峰）的利用则能在一定的时间范围内解决电能储存的问题。此时对水库容量的要求会有一定程度上的提高。此阶段用户所发电能并不能直接为自身所用，电用户同时也扮演了电能提供方的角色，通过分用电表进行能量监控，并且最终从中获益。
3.3.2建設太阳能电站
同时随着电动汽车技术的日益成熟，光能型电动汽车"加电站"具有环保无污染，且无储油罐所带来的安全隐患，只需一次投资便可获益等优势，也会促进电动汽车的推广。
3.3.3其他商业应用
光伏的其它商业应用是指没有政府政策补贴的商业化应用， 如独立通讯。