申冉

(國網(wǎng)宜昌供電公司,湖北宜昌 443000)

適應(yīng)分布式光伏電源接入的配電網(wǎng)規(guī)劃分析

申冉

(國網(wǎng)宜昌供電公司,湖北宜昌 443000)

分布式光伏電源的接入將會對配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電壓質(zhì)量及可靠性等方面造成巨大的影響,同時也給配電網(wǎng)的規(guī)劃工作帶來新的挑戰(zhàn)。本文就分布式光伏電源接入對配電網(wǎng)規(guī)劃的影響進行分析,提出了配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃重點,實現(xiàn)分布式光伏電源與配電網(wǎng)的和諧發(fā)展。

分布式電源 配電網(wǎng) 負荷預(yù)測 智能化

分布式光伏電源特指在用戶場地附近建設(shè),運行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用、多余電量上網(wǎng),且在配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。其對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推動節(jié)能減排、實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為了促進分布式光伏電源快速發(fā)展,我國政府制定了《中華人民共和國可再生能源法》、《節(jié)約能源法》等一系列法律、法規(guī)支持其發(fā)展,隨著分布式光伏電源技術(shù)的日益成熟,成本日益降低,其在電力系統(tǒng)中所占的比重會逐漸增大。

分布式光伏電源與配電網(wǎng)的連接常見有如下2種形式:

集中式并網(wǎng):特點是所發(fā)電能被直接輸送到大電網(wǎng),由大電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電,與大電網(wǎng)之間的電力交換是單向的。通常離負荷點比較遠,適于相應(yīng)容量規(guī)模的光伏電站并網(wǎng)。

分散式并網(wǎng):特點是所發(fā)出的電能直接分配到用電負載上,多余或者不足的電力通過聯(lián)結(jié)大電網(wǎng)來調(diào)節(jié),與大電網(wǎng)之間的電力交換可能是雙向的,適于小規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng),通常城區(qū)家庭等光伏發(fā)電系統(tǒng)采用這種方式,特別是于建筑結(jié)合的光伏系統(tǒng)。

當分布式光伏電源接入后,它對配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、電壓質(zhì)量、可靠性等都會帶來影響,也給配電網(wǎng)發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)。因此,在考慮以往配電網(wǎng)規(guī)劃所包含的傳統(tǒng)因素的同時,進一步深入分析分布式光伏電源特點,減少其對配電網(wǎng)的不利影響并使其在配電網(wǎng)中能發(fā)揮最大優(yōu)勢是非常必要和迫切的。

分布式光伏電源給配電網(wǎng)規(guī)劃帶來的影響主要在以下幾個方面:

(1)負荷預(yù)測的難度增加。分布式光伏電源的出現(xiàn)使電力系統(tǒng)的負荷預(yù)測與過去相比有更大的不確定性,由于大量的分布式電源安裝在用戶側(cè)附近,用戶可以根據(jù)需求選擇分布式電源為其提供電能,配電網(wǎng)的負荷增長部分被分布式電源接入抵消,對規(guī)劃區(qū)負荷增長產(chǎn)生影響,負荷增長情況更加難以預(yù)測。

(2)尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案更加困難。配電網(wǎng)規(guī)劃是一個動態(tài)多目標不確定性強的規(guī)劃問題,配電網(wǎng)絡(luò)中通常包含幾千個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,當分布式電源網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點加入將使尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布置方案(投資方案最優(yōu)、運行維護費用最小、網(wǎng)損最少的方案)更加困難。

(3)對配電網(wǎng)供電的安全性和可靠性的影響。大量分布式光伏電源并網(wǎng)將對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠影響,系統(tǒng)由單向輻射結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu),對配電網(wǎng)的潮流控制、運行控制和管理等方面帶來了一系列的挑戰(zhàn)。

(4)分布式光伏電源對智能配電網(wǎng)站點、線路規(guī)劃的影響。配電網(wǎng)規(guī)劃中變電站站點的選擇對供電范圍劃分、配電線路路徑選擇及配變選擇等都具有重要影響。分布式電源的引入會導致配電網(wǎng)站點選擇時綜合考慮新出現(xiàn)的配電站點,降低原有配電網(wǎng)規(guī)劃中各個站點的聯(lián)絡(luò),導致各個站點的互供程度有所下降,降低了站間聯(lián)絡(luò)的可靠性。同時在增強配電網(wǎng)供電的靈活性同時也導致配電網(wǎng)中接線模式更加復雜,線路之間的轉(zhuǎn)供和負載能力降低。

(5)對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響。由于分布式光伏電源的波動性、間隙性,將造成接入點的電壓波動、電壓閃變、諧波等電網(wǎng)穩(wěn)定和電能質(zhì)量問題。

(6)對配電網(wǎng)投資效益的影響。對于用戶來說,一般是在自發(fā)自用的分布式電源出力不夠的情況下,才從系統(tǒng)購電,那么分布式電源的接入則有可能導致原有設(shè)備處于低載甚至是閑置的狀態(tài),如何規(guī)劃網(wǎng)絡(luò),確保配電設(shè)施的利用率,提高電網(wǎng)投資效益也是規(guī)劃關(guān)鍵。

配電網(wǎng)由于加入了分布式光伏電源后,對傳統(tǒng)的配電網(wǎng)規(guī)劃產(chǎn)生了上述影響,因此我們需要結(jié)合政府能源發(fā)展政策、分布式光伏電源的分布特點、《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導則》和《國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)方面相關(guān)意見和規(guī)定的通知》等因素和規(guī)范要求統(tǒng)籌來考慮。建立新的方法和模型來解決分布式光伏電源的配電網(wǎng)規(guī)劃,總體歸納如下:

(1)結(jié)合城市能源發(fā)展規(guī)劃,光伏發(fā)電示范項目年度規(guī)模計劃、個人用戶申報需求等情況,對區(qū)域內(nèi)分布式光伏電源分布做好調(diào)查和預(yù)測分析,制定配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案并及時滾動修編,推進配電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。例如《宜昌市新能源示范城市發(fā)展規(guī)劃》光伏發(fā)電示范工程規(guī)劃為:2014年計劃建設(shè)20MW,爭經(jīng)過5年努力,到2018年末,全市光伏發(fā)電總裝機達到20萬千瓦,年發(fā)電量1.8億度以上,總投資22億元,這就需要我們在做“十三五”配電網(wǎng)規(guī)劃時統(tǒng)籌考慮。同時根據(jù)智能化配電網(wǎng)的發(fā)展水平,研究微電網(wǎng)的發(fā)展,為微電網(wǎng)的發(fā)展預(yù)留空間,例如對分布式發(fā)電規(guī)模大的新能源示范區(qū),應(yīng)同步制定相應(yīng)的配電網(wǎng)規(guī)劃典型微方案。建設(shè)雙向互動、控制靈活、安全可靠的配電網(wǎng)系統(tǒng)。

(2)分布式光伏電源和傳統(tǒng)發(fā)電廠相比其輸出具有明顯的隨機特性,是經(jīng)常波動的,且這種波動受氣候等自然條件的影響,無法進行有效的調(diào)節(jié),因此我們就有必要結(jié)合地區(qū)氣象特點,研究分布式光伏電源隨氣象條件變化的規(guī)律和統(tǒng)計特性,建立相應(yīng)的模型;運用新的規(guī)劃理念和先進的計算方法,對分布式電源的安裝位置和容量大小尋求最優(yōu),將傳統(tǒng)配電網(wǎng)的升級發(fā)展與分布式電源供電的發(fā)展有機地結(jié)合起來。

(3)必須規(guī)劃智能化配電自動化系統(tǒng),滿足大量新能源發(fā)電接入電網(wǎng)對運行控制水平的要求,對區(qū)域內(nèi)的分布式光伏發(fā)電實現(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)控和發(fā)輸用一體化控制,智能化配電網(wǎng)應(yīng)具備自愈能力、安全性、經(jīng)濟性、兼容性等特點。

(4)規(guī)劃配電網(wǎng)架終期與過渡模式的統(tǒng)一。確定終期目標網(wǎng)架規(guī)劃方案,做好目標網(wǎng)架與過渡模式的銜接,實現(xiàn)規(guī)劃的遠近結(jié)合,提高配電網(wǎng)規(guī)劃的延續(xù)性與可擴展性。

分布式光伏電源作為清潔能源,其發(fā)展普及將會越來越迅速,配電網(wǎng)的規(guī)劃、營運和控制等方面都要升級換代來適應(yīng)分布式光伏電源的快速發(fā)展。著眼電網(wǎng)發(fā)展全局,充分發(fā)揮規(guī)劃的引領(lǐng)導向作用,做好分布式光伏電源接入的智能化配電網(wǎng)規(guī)劃工作,實現(xiàn)分布式電源與配電網(wǎng)的和諧發(fā)展。

[1] 《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計導則》Q-GDW156-2006.

[2] 《國家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)方面相關(guān)意見和規(guī)定的通知》(國家電網(wǎng)辦〔2012〕.2012年10月).

申冉(1982.10—),男,湖北宜昌人,畢業(yè)于三峽大學,工程師,主要從事電網(wǎng)項目規(guī)劃建設(shè)。