近年来，太阳能光伏发电、风力发电技术已经取得长足发展，可再生能源已开始由补充能源向替代能源过渡，从偏远缺电地区户型中小功率的独立发电系统向分布式可调度型大功率并网发电系统的方向发展。随着电力紧张、环境污染等问题日趋严重，与公用电网并网运行的可再生能源发电并网系统已显示出越来越大的竞争力，不仅可提供高效率、高质量、高稳定性的绿色能源，其规模化应用（Scale Application）既可缓和电力紧张局面、减轻对环境污染的压力，还可在电能质量控制与调节等方面（如电网调峰、无功和谐波补偿等）起到积极作用，具有高效性和灵活性的特点，满足能源技术可持续发展的战略要求。因此，规模化开发利用太阳能、风能等可再生新能源将是21世纪人类社会发展进步的一个重要标志。

图1-8 分布式可再生能源发电与并网系统

并网逆变器作为可再生能源发电系统与电网或用户间的关键接口，在分布式发电系统中发挥着重要作用。图1-8为典型的分布式可再生能源发电与并网系统的组成原理图，其中分布式能源包括光伏发电系统、风力发电系统、微型燃气轮机系统、燃料电池系统、内燃机发电系统等。并网逆变器负责将太阳电池等电压较低、变化范围较大的直流电变换为与用电负载或电网电压相匹配的稳定交流电，既可向正常工作的电网馈送能量，也可脱网独立运行向特殊负载供电，实现分布式发电与电网的交互使用，增加供电系统的灵活性和可靠性。当光伏电池（组）的输出电压较低时，通常还需要使用DC/DC变换器升压到一个较高的电压等级，然后再利用DC/AC逆变器变换成符合要求的交流电。在风力发电并网系统中，风力机将运动的风能转换成机械能，再由感应电动机或同步电动机将机械能转换成电能。这种机电能量转换过程中，逆变器同样不可缺少。微型燃气轮机发电系统中，燃气轮机转子以高于120000r/m的速度旋转，驱动高速的发电机。发电机的高频电压首先进行调节，然后通过变换器变换为交流电实现并网发电。

随着光伏发电并网技术和中小容量风力发电并网技术的推广应用，对电力系统的影响越来越明显，并网的质量及可靠性越来越受到重视。目前，国内外均已制定专用技术规范或标准，对并网发电系统的并网方式、馈电质量、安全与保护等方面提出要求。目前关于分布式发电（DG）系统并网的国际技术标准主要有：①IEEE 1547《分布式电源与电力系统互连标准》；②IEEE Std.929—2000《光伏系统并网标准》；③UL1741《用于独立电源系统的逆变器、换流器、控制器标准》。其中，获得最广泛认可的是IEEE1547标准，于2003年由电气与电子工程师学会（IEEE）正式出版。IEEE 1547标准规定了10MVA以下DG互连的基本要求，涉及所有有关DG互连的主要问题，包括电能质量、系统可靠性、系统保护、通信、安全标准、计量。IEEE1547标准已经扩展为系列标准，包括以下几方面内容：①IEEE P1547.1《DG与电力系统互连一致性测试程序》；②IEEE P1547.2《DG与电力系统互连应用指南草案》；③IEEE 1547.3《DG与电力系统互连的监测、信息交流和控制指南》；④IEEE P1547.4《分布式孤岛电力系统的设计、操作和集成指南草案》；⑤IEEE P1547.5《大于10 MVA DG与输电电网互连技术准则草案》；⑥IEEE P1547.6《DG与电力系统配电二级网络互连建议草案》。

我国有关光伏系统及其并网标准也已初步建立体系框架，比如有GB/T 19939—2005《光伏系统并网技术要求》，GB/Z 19964—2005《光伏发电站接入电力系统的技术规定》，GB/T 20046—2006《光伏（PV）系统 电网接口特性》等。随着国内光伏并网产业的不断发展，相关标准正逐步完善，并与国际标准体系接轨，从而为我国大规模开发光伏并网发电系统提供技术支持。

一般来说，对于小于10MVA分布式并网发电电源，应该满足以下主要技术要求或规范：

（1）电压。DG往往连接到一个低或中等电压等级的配电系统中，不同的DG互连标准指定不同的电压标准。当然，还没有一个国家限制允许DG连接的最高电压。几乎所有标准都不允许DG进行PCC电压控制，如IEEE 1547规定：分布式电源不允许对公共耦合点（PCC）电压进行调整，大多数标准要求DG在PCC产生的电压波动不应大于±5%额定电压。

（2）频率。IEEE 1547规定：安装在北美的分布式并网系统工作频率范围在59.3～60.5Hz。根据功率大小和响应时间分两类，容量大于30kW的装置有特殊规定，见表1-1。

表1-1 并网系统频率异常响应时间

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我国国家标准规定，正常的频率应保持在（50±0.2）Hz。但为得到更好的电能质量，实际的电网频率应保持在（50±0.1）Hz。

（3）同步。DG并网工作时，要求其输出电压能跟踪电网电压。DG同步要求见表1-2。

表1-2 系统并网同步参数要求

（4）谐波。DG使用电力电子变换器可能向电网注入谐波电流。谐波类型和严重程度取决于电力电子技术和逆变器连接配置情况，IEEE 1547对并网系统输出电流谐波要求见表1-3。

表1-3 并网系统输出电流谐波指标

（5）直流注入。DG系统并网直流电流注入可能会导致变压器和电动机饱和与发热，也会造成这些无源部件产生过量的谐波电流。当DG功率变换器直接与电网连接（不带隔离变压器），就有可能注入直流电流，这将影响变压器和其他磁性元件的饱和度，并可能造成邻近电动机的转矩脉动。从各国和国际准则看，目前分布式逆变器注入的直流电流范围从20mA～1A或0.5%～5%的额定电流。IEEE 1547规定，DG注入的直流电流不应该超过0.5%的额定电流。比利时技术要求DG注入的直流电流必须小于1%的额定电流，如果高于1%，DG必须在2s后切断。

（6）孤岛。目前大多数技术标准都要求在当电网出现断电故障后，DG必须尽快与电网断开。IEEE929—2000建议小型光伏系统应该使用标准化逆变器，确保逆变器具有反孤岛保护功能，防止给用户设备正常运行带来安全隐患，以及消除孤岛对检修人员人身安全构成威胁。然而，随着DG并网发电容量的不断增加，传统的孤岛保护观念受到冲击，为了保证供电的稳定性和可靠性，IEEE 1547要求DG具有孤岛运行的能力。

（7）保护。电网中多个分布式电源及储能装置的接入，改变了配电系统故障的特征，比如：电力系统中潮流的双向流通；基于逆变器的DG不能够提供足够大的短路电流，使故障后电气量的变化变得十分复杂。因DG接入配电系统带来的这些变化使保护的工作原理和动作逻辑均变得异常复杂，传统继电保护方法无法满足要求，这已经成为限制分布式发电供能技术进一步发展和应用的重要技术屏障。目前，几乎所有的技术标准都要求DG必须满足反孤岛保护的要求，不允许破坏性地自动重合闸，不得改变原有电力系统保护的协调性。但随着DG的总容量占系统容量的比重越来越大，以及允许DG孤岛运行（微网），仍采用现有的防孤岛保护就会带来一些问题。例如电压跌落时，大量DG的退出将加大功率缺失，使得电力系统稳定性进一步恶化，因此并网规范中要求，DG具有低电压穿越功能，保证DG在电网短时故障下不脱网运行。