黃志強(qiáng)（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度的探討

黃志強(qiáng)
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

摘 要：光伏發(fā)電并網(wǎng)體系最關(guān)鍵的就是光伏組件、匯流箱、逆變器、升壓變壓器、并網(wǎng)接入點(diǎn)、配套通訊體系。分布式光伏發(fā)電屬于新型能源，有著很大的發(fā)展空間及前景，分布式光伏發(fā)電能夠有效的緩解當(dāng)下的能源危機(jī)，不過(guò)大規(guī)模的接進(jìn)分布式光伏發(fā)電會(huì)嚴(yán)重的影響配電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；并網(wǎng)調(diào)度；調(diào)度管理

近年來(lái)國(guó)家相關(guān)政策對(duì)光伏發(fā)電的支持以及分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的深化探究，其相關(guān)構(gòu)建成本持續(xù)下降，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)用率不斷提升。不過(guò)，分布式光伏發(fā)電較大規(guī)模的接進(jìn)直接影響了配電網(wǎng)的穩(wěn)定，在并網(wǎng)時(shí)應(yīng)全方位考慮其接入點(diǎn)的過(guò)電壓、直流注進(jìn)、諧波注進(jìn)、繼電保護(hù)配置以及相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)潮流變化，這樣才能有效的保障電力體系的運(yùn)行安全。

1　光伏發(fā)電并網(wǎng)體系

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)體系是運(yùn)用半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)把相關(guān)的光子能量轉(zhuǎn)化為直流電能，直流電能在經(jīng)過(guò)一定程度的匯流升壓逆變后逆變?yōu)槿唷?0Hz的單相或三相交流電，大中型的光伏電站則繼續(xù)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步匯流再通過(guò)升壓變壓器提升至更高一級(jí)電壓，最終并進(jìn)高壓電網(wǎng)（如圖1所示）。

2　光伏發(fā)電體系保護(hù)裝置

根據(jù)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍，光伏發(fā)電系統(tǒng)分為逆變?cè)O(shè)備之電網(wǎng)間交流保護(hù)設(shè)備、逆變?cè)O(shè)備保護(hù)設(shè)備、光伏板至逆變?cè)O(shè)備之間的直流保護(hù)設(shè)備。

2.1 逆變?cè)O(shè)備至電網(wǎng)間交流保護(hù)

光伏電站的相關(guān)并網(wǎng)線路一般配置獨(dú)立的保護(hù)裝置。位于電網(wǎng)側(cè)的主要配置主保護(hù)和后備保護(hù)，主保護(hù)主要為電流速斷保護(hù)，其特點(diǎn)是零秒速動(dòng)，其可以迅速的將相關(guān)事故進(jìn)行切除，后備保護(hù)主要為限時(shí)速斷保護(hù)，屬于臨近或者是下級(jí)存在事故時(shí)進(jìn)行帶時(shí)限切除的一種有效保護(hù)，而光伏電站側(cè)一般只是進(jìn)行主保護(hù)配置，通常后備保護(hù)是不配置的。

2.2 逆變?cè)O(shè)備保護(hù)

逆變器中一般主要配置有電流、頻率、電壓控制和防孤島保護(hù)。光伏逆變器具備一定的過(guò)電流能力，在電網(wǎng)中出現(xiàn)短路時(shí)會(huì)向電網(wǎng)系統(tǒng)輸出一定的短路電流，一般不應(yīng)該大于額定電流的1.5倍。并網(wǎng)的光伏電站要求配置防孤島保護(hù)，要是光伏電站出現(xiàn)孤島模式，防孤島保護(hù)就能飛速的進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)邏輯部分執(zhí)行以及電網(wǎng)鏈接斷開(kāi)。防孤島保護(hù)方法是有著很多分類的，最常見(jiàn)的是被動(dòng)式及主動(dòng)式，這兩種方式一定要同時(shí)具備，被動(dòng)防孤島保護(hù)方法其關(guān)鍵是電壓的相位跳動(dòng)、頻率變化率以及三次電壓諧波變動(dòng)；相對(duì)的主動(dòng)防孤島保護(hù)方法關(guān)鍵是電流脈沖、無(wú)功功率變動(dòng)、有功功率變動(dòng)、頻率偏離的注進(jìn)所導(dǎo)致的阻抗變動(dòng)。

2.3 光伏板至逆變?cè)O(shè)備之間的直流保護(hù)設(shè)備

逆變器設(shè)備至太陽(yáng)能光伏板間的配置直流保護(hù)，一般是利用空氣開(kāi)關(guān)來(lái)呈現(xiàn)的，因?yàn)槟孀兤髟诳拷娋W(wǎng)體系側(cè)時(shí)已經(jīng)裝設(shè)了逆變器保護(hù)，另一側(cè)是不需要裝設(shè)的，只要在相關(guān)光伏板側(cè)進(jìn)行直流保護(hù)配置。因?yàn)楣夥迨切枰^為特殊的材料來(lái)制作的，在負(fù)荷電流較大時(shí)可以設(shè)定最大額定電流為相對(duì)應(yīng)的限制時(shí)，光伏板則會(huì)開(kāi)始板面破裂及鼓肚等現(xiàn)象，這時(shí)空氣開(kāi)關(guān)就一定要使用高精度的材料來(lái)制作，這樣才能充分的滿足逆變?cè)O(shè)備至光伏板間的直流保護(hù)運(yùn)作需求及要求，直流開(kāi)關(guān)開(kāi)斷電流是對(duì)應(yīng)光伏板的最大額定電流進(jìn)行選擇整定。

3　分布式發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度

3.1 并網(wǎng)調(diào)度管理范圍規(guī)劃

目前根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)則，電網(wǎng)調(diào)度只是管理至配電網(wǎng)及光伏電源連接的電網(wǎng)進(jìn)線對(duì)應(yīng)并網(wǎng)接入點(diǎn)（正常為產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)）電氣裝置，在并網(wǎng)接入點(diǎn)之下的電氣裝置是由光伏發(fā)電用戶自行管理且操作維護(hù)的，其相關(guān)的裝備屬于電網(wǎng)調(diào)度所許可的裝置。若是光伏發(fā)電經(jīng)過(guò)逆變?cè)O(shè)備斷路器的解環(huán)以及合環(huán)操作，則是需要電網(wǎng)調(diào)度的同意。

3.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)投運(yùn)

光伏電源的投運(yùn)順序有五個(gè)關(guān)鍵的步驟，第一步是經(jīng)由電網(wǎng)調(diào)度指揮，用系統(tǒng)帶保護(hù)的相關(guān)分段、分支、環(huán)網(wǎng)以及開(kāi)閉所的開(kāi)關(guān)，對(duì)光伏電源并網(wǎng)線路進(jìn)行沖擊，在站內(nèi)的母線和相關(guān)附屬裝置進(jìn)行充電，在第一步正常之后，開(kāi)始第二步，經(jīng)由光伏發(fā)電依據(jù)從上至下原則，對(duì)光伏電站的內(nèi)部附屬裝置、電力電纜進(jìn)行一定程度的充電，逆變?cè)O(shè)備交流輸進(jìn)側(cè)帶電正常，注意逆變裝置內(nèi)的交流開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；第三步是經(jīng)由光伏發(fā)電站把相對(duì)應(yīng)的光伏板至逆變?cè)O(shè)備直流位置進(jìn)行一定的沖擊，在完成直流輸進(jìn)回路充電時(shí)，逆變?cè)O(shè)備裝置內(nèi)的直流開(kāi)關(guān)應(yīng)合上并保持運(yùn)作良好；第四步是光伏電源內(nèi)部的逆變?cè)O(shè)備所裝設(shè)的相關(guān)交流開(kāi)關(guān)合上并保持良好的運(yùn)行；第五步是光伏電源的鏈接光伏板并網(wǎng)開(kāi)關(guān)應(yīng)該進(jìn)行時(shí)限性調(diào)整，經(jīng)過(guò)依據(jù)光伏發(fā)電自身裝置的差別展開(kāi)20s～300s范圍展開(kāi)一定的整定，這時(shí)通過(guò)該可調(diào)動(dòng)的延時(shí)時(shí)間之后，則就可以將并網(wǎng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，把光伏電源及對(duì)應(yīng)配電網(wǎng)實(shí)行并網(wǎng)。

3.3 并網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃管理

圖1 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

光伏電源并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)該依據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)指定對(duì)應(yīng)計(jì)劃展開(kāi)發(fā)電，在并網(wǎng)光伏電源的容量較大時(shí)就需要功率控制系統(tǒng)的安裝，與火力發(fā)電廠的對(duì)應(yīng)AGC系統(tǒng)相同，控制光伏電源有功功率的輸出并網(wǎng)，并快速的接受電網(wǎng)調(diào)度的有功出力的控制指令，在依據(jù)該系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)執(zhí)行，光伏電源有功功率的正常穩(wěn)定輸出最大的功率與變化率要依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的給定值，并依據(jù)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)對(duì)其展開(kāi)跟蹤考核，光伏電源功率輸出會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，特別是在系統(tǒng)電網(wǎng)的特殊運(yùn)行方式及事故時(shí)，光伏電源的相關(guān)功率輸出影響也是極為明顯。光伏電源會(huì)隨著太陽(yáng)光的輻射度而降低，其輸出功率也會(huì)降低，尤其是在雷雨天氣時(shí)，光伏電源會(huì)受到極大的影響，其對(duì)應(yīng)輸出功率會(huì)急速降低，這也就需要光伏電源應(yīng)具有輸出功率變化率的限制力。實(shí)際上分布式光伏接入容量比較小時(shí)，其對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響也不大，電網(wǎng)調(diào)度就不會(huì)下達(dá)發(fā)電功率曲線，在達(dá)到一定容量后，這就要求按發(fā)電功率曲線運(yùn)行，以便于達(dá)到電網(wǎng)系統(tǒng)潮流影響。因?yàn)楣夥宀粫?huì)產(chǎn)生無(wú)功功率，其只具有輸出有功功率，這需要從電網(wǎng)吸收較少的無(wú)功，該狀態(tài)下由于要求光伏電源參與電網(wǎng)系統(tǒng)的無(wú)功電壓調(diào)節(jié)，光伏電源在早期建設(shè)時(shí)需要配置自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，并且其要運(yùn)行電氣裝置就必須是有載調(diào)壓。對(duì)較小或者是早期的小容量臨時(shí)性并網(wǎng)光伏電源，只需對(duì)相關(guān)月度并網(wǎng)電量展開(kāi)一定的考核管理，由于其對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)影響不大，則就不需要裝設(shè)功率控制系統(tǒng)，不過(guò)要確保并網(wǎng)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)作。

3.4 光伏電源解合環(huán)

在光伏發(fā)電正常運(yùn)作之后，一般是依據(jù)太陽(yáng)光，經(jīng)過(guò)相對(duì)應(yīng)的逆變器設(shè)備展開(kāi)自動(dòng)化檢測(cè)，自動(dòng)的完成相關(guān)并網(wǎng)發(fā)電操作；而展開(kāi)計(jì)劃性退網(wǎng)時(shí)，光伏電源應(yīng)該先經(jīng)過(guò)斷開(kāi)光伏板側(cè)的直流開(kāi)關(guān)，逆變?cè)O(shè)備停機(jī)后再斷開(kāi)相關(guān)逆變?cè)O(shè)備側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，并依據(jù)實(shí)際狀況對(duì)設(shè)備進(jìn)行停電操作。當(dāng)光伏電源的并網(wǎng)容量不大時(shí)，可不用斷開(kāi)光伏板側(cè)直流開(kāi)關(guān)，可進(jìn)行直接的逆變?cè)O(shè)備停機(jī)操作，或者是逆變?cè)O(shè)備側(cè)的交流開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；光伏電源展開(kāi)計(jì)劃性并網(wǎng)時(shí)，可依據(jù)上步驟逆程序進(jìn)行。光伏電源的輸出功率大時(shí)，在啟動(dòng)并網(wǎng)時(shí)要依據(jù)其相關(guān)輸出有功功率逐步并網(wǎng)，以便于保障其相關(guān)變化不會(huì)超出所設(shè)置的最大功率變化率，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)作，退網(wǎng)切除光伏電源有功功率時(shí)還要注意在電網(wǎng)允許的功率變化范圍之內(nèi)；若是裝置出現(xiàn)事故時(shí)或者是電網(wǎng)體系出現(xiàn)事故時(shí)，光伏電源的非計(jì)劃退網(wǎng)應(yīng)由逆變?cè)O(shè)備和保護(hù)裝置展開(kāi)自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)完成解合環(huán)的相關(guān)操作，并即刻將事故點(diǎn)隔離，以便于有效的防止故障蔓延。

結(jié)語(yǔ)

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度的主要特點(diǎn)就是太陽(yáng)電池組件來(lái)產(chǎn)生一定的直流電，通過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化成符合電網(wǎng)需求及要求的交流電，最終接入配電網(wǎng)。隨著嚴(yán)峻的能源形勢(shì)以及人類生態(tài)環(huán)境惡化促使世界光伏產(chǎn)業(yè)及市場(chǎng)發(fā)展迅猛，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)容量將不斷提升，而光伏電站主要保護(hù)配置在并網(wǎng)逆變器中，其裝置功能的優(yōu)劣和多套裝置之間的配合整定問(wèn)題將會(huì)影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以對(duì)光伏并網(wǎng)發(fā)電以及相關(guān)技術(shù)的深入探討有著很大的實(shí)用性意義。

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中圖分類號(hào)：TM615

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：黃志強(qiáng)（1977—），男，廣東江門人，大學(xué)本科，技師，長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行管理工作。