姚金玲

摘 要： 近些年來，隨著能源危機日益緊迫，光伏產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，而分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)為最常見的光伏發(fā)電系統(tǒng)，且分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后，對電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量和運行的經(jīng)濟性等方面都可能產(chǎn)生影響。因此要對其進行相應(yīng)的研究和設(shè)計，希望對有關(guān)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞： 分布式光伏發(fā)電；并網(wǎng)系統(tǒng)；設(shè)計要點

一、前言

我國對電力需求非常大，且在光伏發(fā)電技術(shù)上的應(yīng)用逐步走向前列，其入網(wǎng)設(shè)計等級涵蓋當前的各個電壓等級。但是為了實現(xiàn)分布式光伏柔性并網(wǎng)，科學(xué)地制定并網(wǎng)接入方案方面的研究比較少。因此一定要加強分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)的設(shè)計，促使其構(gòu)成一個站用電微網(wǎng)系統(tǒng)，形成一種變電站輔助設(shè)備新型高效節(jié)能用電的解決方案從而為變電站提供一個高效率、經(jīng)濟可靠的供電環(huán)境。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)的技術(shù)特點

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點

光伏發(fā)電技術(shù)是以光生伏打效應(yīng)作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上延伸得到的技術(shù)。太陽能電池兩端產(chǎn)生電動勢，光能由此轉(zhuǎn)換為電能，太陽能又通過光伏組件轉(zhuǎn)化為直流電力，直流檢測配電箱匯集到逆變器，直流電能轉(zhuǎn)換為交流電力，這就是光伏發(fā)電系統(tǒng)的原理。

光伏發(fā)電系統(tǒng)具有許多特點。系統(tǒng)由于受光照、溫度等外界環(huán)境因素影響，光伏發(fā)電系統(tǒng)工作點變化較快；光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出是直流電，輸入側(cè)的能源功率只能被動跟蹤當時光照條件下的最大功率點，而不能主動地在技術(shù)范圍內(nèi)調(diào)控等等，這些都是光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要特點。

2、光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的特點

光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)對電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性、電能質(zhì)量和運行的經(jīng)濟性都有一定的輔助作用，但是并網(wǎng)需要滿足條件：逆變器輸出之正弦波電流的頻率和相位需要與電網(wǎng)電壓的頻率和相位達到統(tǒng)一。就當前的光伏發(fā)電系統(tǒng)來看，主要有兩種形式的并網(wǎng)方式：集中式并網(wǎng)和分散式并網(wǎng)。

集中式并網(wǎng)是將發(fā)出的電能都直接輸送到大電網(wǎng)中，然后大電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配輸送給用戶，光伏發(fā)電的集中式并網(wǎng)與大電網(wǎng)間的電力交換是單向的，因此比較適合離負荷點比較遠的大型光伏電站。分散式并網(wǎng)則是將發(fā)出的電能直接分配到用電負載上，多余的或者不足的電力則是通過聯(lián)接大電網(wǎng)來調(diào)節(jié)。分散式并網(wǎng)與大電網(wǎng)間的電力交換是雙向的，因此比較適合于小規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

三、分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)設(shè)計要點

1、設(shè)計入網(wǎng)問題

接入電壓等級及接入變電站選擇是分布式光源并網(wǎng)的重點，依據(jù)國家電網(wǎng)公司給出的分布式電源接入相關(guān)要求，從電網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方案出發(fā)，綜合合理考慮周邊電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、周邊的路徑現(xiàn)狀及城市規(guī)劃布局。如本文提到的黃石鐵山光伏接入系統(tǒng)的裝機容量為50MVA，同時考慮周邊無35kV電壓等級，考慮從110kV電壓接入。黃石鐵山光伏接入系統(tǒng)周邊有2座220kV變電站、2公用3專用共5座110kV變電站，設(shè)計從間隔使用及擴建角度出發(fā)，考慮了110kV、220kV變電站實際間隔情況，然后根據(jù)變電站的距離、運行情況、線路及變電站的負載率出發(fā)。

2、設(shè)計路徑問題

路徑選擇是接入系統(tǒng)報告面臨的一項重要問題，可行的路徑及最優(yōu)的路徑方案，不僅要滿足國網(wǎng)要求的線路典型設(shè)計（雙聯(lián)絡(luò)、單環(huán)網(wǎng)、雙輻射等），更要使得線路設(shè)計最優(yōu)化、經(jīng)濟最優(yōu)化，為達到以上要求，本文涉及的可研從鐵山城區(qū)通過，從導(dǎo)線選擇上可選用架空線及電纜，從線路廊道上可直接從城區(qū)主干網(wǎng)絡(luò)通過也可從山邊沿綠化道通過（線路相對前者超20%），通過技術(shù)性及經(jīng)濟性比較，最終選用了較為經(jīng)濟的架空線路，避免從城區(qū)與水網(wǎng)、石油管道及地下通信電纜相交叉現(xiàn)象。

3、繼電保護設(shè)計

光伏電源的并網(wǎng)會造成電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及短路電流的大小、流向發(fā)生變化，配電網(wǎng)也從原來的單電源系統(tǒng)變成多電源系統(tǒng)。分布式電源側(cè)宜配置相應(yīng)的繼電保護裝置，且配電網(wǎng)原有的系統(tǒng)保護和重合閘裝置需相應(yīng)地調(diào)整，并需要具有方向性，確保配電網(wǎng)保護能準確、快速地切除故障。

（1）繼電保護配置

35/10kV電壓等級接入時，若光伏側(cè)設(shè)有母線，不必配置專用的母線保護裝置。當發(fā)生故障時，通過光伏的后備保護（線路保護）切除故障；并網(wǎng)點處需配置安全自動裝置，若線路保護具備失壓跳閘及低壓閉鎖合閘功能，也可不配置單獨的安全自動裝置。

專線接入時，線路保護需配置方向過電流保護（或距離保護，若靈敏度要求較高時，也可以配置縱差保護）。T接于配電網(wǎng)線路的分布式電源側(cè)應(yīng)配置電流速斷保護。

（2）電壓波動率計算

光伏電源輸出功率受光照影響大，具有波動性、間歇性的特點，會引起電網(wǎng)電壓的波動和閃變。根據(jù)Q/GDW11147-2013《分布式電源接入配電網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》的要求，光伏接入公共連接點造成的電壓波動dPV不能超過5%，GB/T12326-2008《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》給出了電壓波動率d的計算公式：d=ΔSi/Ssc

式中，ΔSi為三相負荷變化量，即指光伏工作容量，由于各電氣設(shè)備和電纜會造成電力損耗，光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率通?！?0%，因此，光伏工作容量可以按照安裝容量PCOI的0.8倍計算。Ssc為公共連接點在正常較小方式下的短路容量，可以按照0.7倍的最大短路容量計算。

4、光伏接入系統(tǒng)的穩(wěn)定性設(shè)計

考慮光伏接入系統(tǒng)的穩(wěn)定計算問題，光伏接入是否帶來電壓的異常、是否對調(diào)度的運行產(chǎn)生大的影響等。光伏接入的電壓等級、變電站的負載能力、是否升壓、是否倒供、是否改變電壓大小等均是設(shè)計考慮的主要問題。因光伏發(fā)電具備點多面廣問題，因此在接入電網(wǎng)系統(tǒng)中不再是像發(fā)電廠那樣得升壓作為電源首端輸出電能，分布式光伏發(fā)電將根據(jù)地理優(yōu)勢，廣布點接入電網(wǎng)，因此電能質(zhì)量、頻率、電壓穩(wěn)定等均成為分布式電源的校驗重點。本文舉例工程從220kV鐵山變?nèi)刖W(wǎng)，該220kV常供110kV電能為61.5MW，大于光伏發(fā)電的最大負荷50MW，因此在傳送時不考慮其電能送往上級情況，但在此電壓變化中，需考慮電壓由光伏側(cè)至鐵山變電站側(cè)的電壓降，對加入無功補償或調(diào)壓器對電壓進行補償，以降低電壓波動，滿足電壓電能傳送標準。

四、結(jié)束語

綜上所述，在設(shè)計中，電網(wǎng)的技術(shù)人員需要積極主動探尋解決分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的方法，使系統(tǒng)并網(wǎng)后仍能保證電網(wǎng)的規(guī)范安全運行，實現(xiàn)電網(wǎng)與光伏發(fā)電等分布式可再生能源發(fā)電的協(xié)調(diào)發(fā)展?！?/p>

參考文獻

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