1. 负荷峰谷对电网的影响。由于光伏并网发电系 统不具备调峰和调频能力，这将对电网的早峰负 荷和晚峰负荷造成冲击。因为光伏并网发电系统 增加的发电能力并不能减少电力系统发电机组的 拥有量或冗余，所以电网必须为光伏发电系统准 备相应的旋转备用机组来解决早峰和晚峰的调峰 问题。光伏并网发电系统向电网供电是以机组利 用小时数下降为代价的。这当然是发电商所不愿 意看到的。 2. 昼夜变化，东西部时差以及季节的变化对电网 的影响。由于阳光和负荷出现的周期性，光伏并 网发电量的增加并不能减少对电网装机容量的需 求。
5.3.1 有逆流型并网系统
国家电网
太阳电 池方阵功率调节器 （逆变器、并 网 Nhomakorabea护装置）
有逆流型并网光伏系统示意图
交流用 电负载
有逆流型并网系统如上图所示，太阳电 池方阵输出的电能供给负载后，因为这类系 统中没有储能元件，所以当有剩余电能时剩 余电能将流向电网，以免在发电量剩余时造 成浪费，充分发挥太阳电池的发电能力，使 电能得到充分利用。当太阳能电池方阵发出 的电力达不到用户负载要求时，系统又可以 从国家电网中得到负载所需要的电能，所以 系统的效能比达到最高。
3. 气象条件的变化。当一个城市的光伏屋顶并网发电达到 一定规模时，如果地理气象出现大幅变化，电网将为光伏并 网发电系统提供足够的区域性旋转备用机组和无功补偿容量， 来控制和调整系统的频率和电压。在这种情况下，电网将以 牺牲经济运行方式为代价来保证电网的安全稳定运行。 4. 远距离光伏电能输送。当光伏并网发电远距离输送电力在 经济和技术上成为可能时，由于光伏并网发电没有旋转惯量， 调速器及励磁系统，它将给交流电网带来新的稳定问题。如 果光伏并网发电形成规模采用高压交直流送电，将会给与光 伏发电直流输电系统相邻的交流系统带来稳定和经济问题， （专门用于光伏并网发电的输电线路，由于使用效率低，将 对荒漠太阳能的利用形成制约。用于借道或者兼顾输送光伏 并网发电系统电能的输电线路，由于负荷率低下，显得很不 经济。）不论采用高压交流或直流送出，光伏并网发电站都 必须配备自动无功调压装置。至于对电网稳定的影响，目前 还未见到光伏发电在电网稳定计算中的数学模型（包括电源 模型和负荷模型）。光伏并网发电将对电网安全稳定运行有 多大的影响目前尚不清楚。
高压配电线
系统并网装置
电量计量系统 地域型并网光伏系统 地域配电线
变压器 地域配电线 太 阳 能 发 电 站 电 能 存 储 系 统
Ⅰ1
Ⅰn
L1
Ln
地域型并网光伏系统示意图
该系统的特点是： 1. 太阳能发电站发出的电能首先向地域内的 负荷供电，有剩余电能时，电能存储系统先将其 存储起来，若仍有剩余的电能时则卖给电力系统； 当太阳能发电站的输出不能满足负荷的需要时， 先由电能储存系统供电，仍不足时则从电力系统 买电。这种并网系统与传统的并网系统相比，可 以减少买、卖电量。太阳能发电站发出的电能可 以在地域内得到有效地利用，可提高电能的利用 率。
作业： 1. 简述太阳能光伏系统中的控制器应具 有哪些功能？ 2. 太阳能光伏系统中的逆变器应具有哪 些保护功能？ 3. 独立光伏系统设计的基本步骤应该有 哪些？
4. 由特点1可知，与传统的并网系统相比，太 阳能光伏系统的电能首先供给给地域内的负荷， 若仍有剩余电能则由电能储存系统储存，因此， 剩余电能可以得到有效利用，可以大大降低成本， 有助于太阳能发电的应用和普及； 5. 负荷均衡问题。由于设置了电能储存装置， 可以将太阳能发电的剩余电能储存起来，可以在 最大负荷时向负荷提供电能，因此可以起到均衡 负荷的作用，从而大大减少调峰设备，节约投资。
5.3.4 直、交流型并网系统
正常情况 特殊情况 太阳能电 池阵列
太阳能电 池阵列 蓄电池 逆变器
DC/AC 转换器 国家电网 整流器 直流负载
国家电网
蓄电池
交流负载 b)交流系统
a)直流系统
直、交流型并网光伏系统示意图
上图（a）所示为直流并网型太阳能 光伏系统。由于情报通信用电源为直流 电源，因此，太阳能光伏系统所产生的 直流电可以直接供给情报通讯设备使用。 为了提高供电的可靠性和自立性，太阳 能光伏系统也可同时与商用电力系统并 用。图（b）为交流并网型太阳能光伏系 统，它可以为交流负载提供电能。图中， 实线为通常情况下的电能流向，虚线为 特殊（灾害）情况下的电流流向。
5.3.5 地域型并网系统
高压配电线 变压器 变压器 低压配电线
Ⅰ1
Ⅰn
L1
Ln
逆变器 ... PV
逆变器
逆变器 ...
逆变器
PV
PV
PV
Ⅰ：民用负荷 L:公用负荷 PV:太阳电池
传统的太阳能光伏系统示意图
传统的太阳能光伏系统如上图所 示，该系统主要由太阳电池、逆变器、 控制器、自动保护系统、负荷等构成。 其特点是太阳能光伏系统分别与电力 系统的配电线相连。各太阳能光伏系 统的剩余电能直接送往电力系统（卖 电）；各负荷的所需电能不足时，直 接从电力系统得到电能（买电）。
5. 降耗问题；光伏并网发电的一个主要优势是可替代矿物 燃料的消耗。由于光伏并网发电增加了发电厂发电机的旋转 备用或者是热备用，因此，光伏并网发电的实际降耗比率应 该扣除旋转备用机组或热备用机组损失的能量。光伏并网发 电的降耗效率应该考虑到由于光伏并网发电系统提供的电力 导致发电公司机组利用小时数降低带来的效率损失。 6. 环保问题；光伏发电带来的减排效果是否应该只考虑火 电排放的二氧化硫和二氧化碳还有待讨论，因为当光伏并网 发电时，同样电网在考虑电网安全，稳定和经济运行时，往 往减少出力的不仅仅是火电厂，因而考虑旋转备用时，也不 仅仅只由水电厂来承担旋转备用的任务（水电厂承当旋转备 用任务时同样要损失水能）。因此，在考虑光伏并网发电系 统的减排贡献时，也应该在理论值前乘以一个小于一的系数。 节能减排的效果并不像一些文章中所讲的那么乐观。
逆变器
无逆流型并网光伏系统示意图
交流用 电负载
无逆流型并网系统如上图所示，太阳电 池方阵输出的电能供给负载，即使有剩余电 能也不流向电网，此系统称为无逆流型并网 系统。当太阳电池方阵的输出不能满足负载 的需要时，则从国家电网获得电能以满足系 统的要求。由于无逆流型系统中的太阳电池 的输出不流入国家电网，因此无逆流型系统 要对负载功率进行非常精确的估算，否则当 太阳电池方阵所产生的电能过剩时既无法储 存也无法输入国家电网，对资源是一种极大 的浪费。
3. 太阳能发电的成本问题 目前，太阳能发电的价格太高是制约太阳能 发电普及的重要因素，如何降低成本是人们最为 关注的问题。 4. 负荷均衡问题 为了满足最大负荷的需要，必须相应地增加 发电设备的容量，但这样会使设备投资增加，不 经济。
为了解决上述的问题，因此提出了地域并网 型太阳能光伏系统。如下图所示，图中的虚线部 分为地域并网光伏系统的核心部分。各负荷、太 阳能发电站以及电能存储系统与地域配电线相连， 然后与电力系统的高压配电线相连。 太阳能发电站可以设在某地域的建筑物的壁 面，学校、住宅等的屋顶、空地等处，太阳能发 电站、电能储存系统以及地域配电线等设备由独 立于电力系统的第三者（公司）建造并经营。
5.3.3 切换型并网系统
国家电网
太阳电 池方阵
逆变器
交流用 电负载
蓄电池
切换型并网光伏系统示意图
切换型并网系统如上图所示， 该 系统主要由太阳电池、蓄电池、逆变 器、切换器以及负载等构成。正常情 况下，太阳能光伏系统与国家电网分 离，直接向负载供电。而当日照不足 或连续雨天，太阳能光伏系统的输出 不足时，切换器自动切向国家电网一 边，由电网向负载供电。这种系统特 点是在设计蓄电池的容量时可选择较 小容量的蓄电池，以节省投资。
5.3 并网光伏系统
太阳能光伏发电系统除独立光伏系统外，并网系统也是太 阳能光伏发电的一种重要形式。独立光伏系统因不需要与公用 电网相连接，所以必须增加储能元件，从而增加了系统的成本， 而并网光伏系统接入国家电网，在系统发电量过剩时，将剩余 电量输入国家电网，系统发电量不足时，将从国家电网购买电 能，以供负载使用。并网光伏系统因为不需要专门的储能元件， 所以建设和维护成本相对较低。 并网光伏系统根据不同的构成，使用目的等可以进行各种 分类，如根据光伏发电系统所产生的电能是否送到电力系统可 分为有逆流型并网系统，无逆流型并网系统，切换型并网系统， 直、交流型并网系统和地域型并网系统。
2. 地域并网太阳能光伏系统通过系统并网装 置（内设有开关）与电力系统相连。当电力系统 的某处出现故障时，系统并网装置检测出故障， 并自动断开开关，使得太阳能光伏系统与电力系 统脱离，防止太阳能光伏系统的电能流向电力系 统，有利用检修与维护，因此这种并网系统可以 很好地解决逆充电问题； 3. 地域并网太阳能光伏系统通过系统并网装 置与电力系统相连，所以只需在并网处安装电压 调整装置或使用其他方法，就可解决由于太阳能 光伏系统同时向电力系统送电时所造成的系统电 压上升问题；
有逆流型并网系统一般省去蓄电池，这 对系统成本的减少，系统维护和检修费用的 降低有重要意义。有逆流并网发电系统在住 宅用，屋顶用以及BIPV光伏建筑一体化等光 伏发电系统中，正得到越来越广泛的应用。 目前国内外普遍采用的并网光伏系统就是有 逆流型并网系统。
5.3.2 无逆流型并网系统
国家电网 电 流 太阳电 池方阵
传统的太阳能光伏系统存在如下的问题： 1. 逆充电问题 所谓逆充电问题，是指当电力系统的某处出 现事故时，尽管将此处电力系统的其他线路断开， 但此处如果接有太阳能光伏系统的话，太阳能光 伏系统的电能会流向该处，有可能导致事故处理 人员触电，严重的会造成人身伤亡。 2. 电压上升问题 由于大量的太阳能光伏系统与电力系统并网， 晴天时太阳能光伏系统的剩余电能会同时送往电 力系统，使电力系统的电压上升，导致供电质量 下降。
5.3.6 太阳能光伏并网发电对电网的影响
由于太阳能光伏发电属于能量密度低、稳定差，调节能力 差的能源，发电量受天气及地域的影响较大，并网发电后会对 电网安全，稳定，经济运行以及电网的供电质量造成一定影响。 至于有多大的影响尚不清楚，因为目前尚未见到光伏发电系统 在电网潮流和稳定计算中的数学模型。我们知道目前电能是不 能大规模低成本储存的，在可以预见的将来也不能大规模低成 本储存。这就使得光伏发电的应用受到物理因素的制约，同时 也受到地理上的限制。但是随着技术和市场的发展，当光伏发 电的上网电量在电网中与火电厂，水电，核电等电厂的发电量 处于可比较的数量级和成为不可忽略的一部分时，光伏并网发 电将对现有发电模式和电网的技术、经济、政策和环境效益带 来如下问题：