錫林郭勒電業(yè)局調(diào)度處 陳艷芳

光伏接入配電網(wǎng)調(diào)壓問題研究

錫林郭勒電業(yè)局調(diào)度處 陳艷芳

小型光伏電站接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)的潮流、電壓等造成一定影響，為滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，現(xiàn)有配電網(wǎng)需根據(jù)光伏接入情況相應(yīng)調(diào)整保護(hù)配置和電壓調(diào)節(jié)方案。本文研究配電網(wǎng)中光伏電站接入情況，正確評估了光伏電站接入對配電系統(tǒng)帶來的影響。

光伏；配電網(wǎng)；調(diào)壓

1 背景

目前，居民光伏項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電成功的案例越來越多，國家也在大力支持清潔能源發(fā)電并網(wǎng)，一些小型光伏電站正在源源不斷地接入配電系統(tǒng)中。小型光伏電站接入配電網(wǎng)后為用戶帶來了一定的便利，但由于光伏發(fā)電受天氣等因素影響較大，發(fā)電出力較不穩(wěn)定，這對配電網(wǎng)的潮流、電壓等造成一定影響[1]。這就要求配電網(wǎng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，來滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，現(xiàn)有配電網(wǎng)需根據(jù)光伏接入情況相應(yīng)調(diào)整保護(hù)配置和電壓調(diào)節(jié)方案，從而使配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)地供電。

配電網(wǎng)一般采用放射式、樹干式及手拉手環(huán)網(wǎng)接線方式，其選擇主要取決于用戶分布及用戶對供電可靠性的要求。長期以來，我國的配電網(wǎng)接線形式大多數(shù)采用以架空線路為主的放射式供電方式，光伏電源接入后，配電網(wǎng)將從一個(gè)輻射狀的網(wǎng)絡(luò)變?yōu)橐粋€(gè)遍布電源和用戶互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)[2]。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中線路潮流總是從變電站流向用戶，有功逐漸減少，電壓逐漸降低。當(dāng)光伏接入配網(wǎng)后，其線路潮流就隨著光伏接入的位置、容量的變化發(fā)生改變。

2 案例分析

現(xiàn)就一1 0 k V配電線路進(jìn)行分析。線路型號：L G J-150/25，長度L=18km，總負(fù)荷數(shù)為10，單位長度內(nèi)線路阻抗為Z=0.21+j0.32，線路總負(fù)荷為：PL=5MW，QL=1.6Mvar。光伏出力P=1MW，功率因數(shù)cosφ=0.9（滯后）。負(fù)荷分布及電壓情況見表1。

表1 節(jié)點(diǎn)負(fù)荷數(shù)據(jù)

2.1 光伏接入點(diǎn)對電壓的影響

假設(shè)光伏滿出力，改變光伏接入配電網(wǎng)的位置進(jìn)行計(jì)算，電壓分布情況見圖1。

圖中方案1為光伏電站不并網(wǎng)運(yùn)行，方案2為光伏電站在2點(diǎn)處并網(wǎng)，方案3為光伏電站在4點(diǎn)處并網(wǎng)，方案4為光伏電站在6點(diǎn)處并網(wǎng)，方案5為光伏電站在9點(diǎn)處并網(wǎng)。從圖1可以看出，光伏出力穩(wěn)定時(shí)，改變光伏接入配電網(wǎng)位置，配電線路各負(fù)荷點(diǎn)處電壓隨之改變，方案5中各點(diǎn)電壓明顯高于方案2中各點(diǎn)電壓，說明光伏接入點(diǎn)越靠近電源點(diǎn)側(cè)，其對電壓影響越小，越接近線路末端，其對電壓影響越大，甚至造成電壓越限情況的發(fā)生。

2.2 調(diào)壓方案

以上計(jì)算結(jié)果顯示，光伏電源并入配電網(wǎng)會導(dǎo)致現(xiàn)有配電系統(tǒng)整體電壓升高，現(xiàn)有配電網(wǎng)在滿足電壓合格率要求的情況下，并入光伏電站后可能導(dǎo)致電壓越限，電壓合格率下降，不能滿足用戶對電能質(zhì)量的要求。

目前，我國規(guī)定的10kV配電網(wǎng)電壓允許偏移為額定電壓的0～7%。為使配電線路各點(diǎn)電壓在光伏電站投入和退出運(yùn)行的情況下均能滿足電能質(zhì)量的要求，必須提出新的電壓控制方案，合理配置無功補(bǔ)償容量，改變配電線路的無功潮流分布，將配電網(wǎng)中各點(diǎn)電壓控制在合格范圍之內(nèi)，從而提高用戶處的電壓質(zhì)量。

根據(jù)2.1分析結(jié)果可以看出，當(dāng)光伏電站0出力運(yùn)行時(shí)，各點(diǎn)電壓均在允許范圍內(nèi)，當(dāng)光伏電站從節(jié)點(diǎn)9處并入配電網(wǎng)時(shí)，會導(dǎo)致線路接近末端處的負(fù)荷電壓高于10.7kV，超出電壓允許偏差范圍。若長期過電壓運(yùn)行，會縮短用戶電氣設(shè)備使用壽命，甚至造成損壞，所以配電網(wǎng)必須控制電壓，使其在合格范圍內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)光伏電站滿出力投入運(yùn)行時(shí)，采用以各點(diǎn)電壓偏差在允許范圍內(nèi)為目標(biāo)，避免電壓最高點(diǎn)越上限的方法確定補(bǔ)償容量和位置，現(xiàn)制定4個(gè)調(diào)壓方案，方案1：不進(jìn)行補(bǔ)償；方案2：在4點(diǎn)處補(bǔ)償0.08（Mvar）感性無功；方案3：在6點(diǎn)處補(bǔ)償0.05（Mvar）感性無功；方案4：在9點(diǎn)處補(bǔ)償0.03（Mvar）感性無功。

圖1 電壓分布情況

根據(jù)所制定的調(diào)壓方案進(jìn)行計(jì)算，配電線路各負(fù)荷點(diǎn)電壓均控制在允許范圍之內(nèi)（小于10.7kV），具體調(diào)壓效果如圖2。

計(jì)算結(jié)果顯示，在不同負(fù)荷點(diǎn)處進(jìn)行無功補(bǔ)償均可達(dá)到控制電壓的目的，且效果明顯，但補(bǔ)償容量有所差異，在光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)處同時(shí)增設(shè)無功補(bǔ)償裝置（電抗器或SVG），進(jìn)行就地補(bǔ)償?shù)姆桨甘亲罱?jīng)濟(jì)合理的。

圖2 調(diào)壓效果

3 結(jié)論

光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展與壯大，居民光伏電站并網(wǎng)發(fā)電需求的不斷增加，使現(xiàn)有配電網(wǎng)不得不與時(shí)俱進(jìn)，調(diào)整結(jié)構(gòu)與策略，來保障用戶供電的優(yōu)質(zhì)性。本文通過對含光伏發(fā)電的配電系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，事先確定在什么情況下需要進(jìn)行調(diào)壓，且提前制定調(diào)壓方案，確定無功補(bǔ)償位置和容量，通過計(jì)算驗(yàn)證調(diào)壓方案的正確性和有效性，為調(diào)壓分析提供了理論依據(jù)。

[1]吳財(cái)富，張健軒，陳裕愷，等.太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及照明系統(tǒng)[M].北京：科技出版社，2009：14-15.

[2]梁才浩，段獻(xiàn)忠.分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響[J].電力系統(tǒng)自動化，2001 (12)：53-56.