曾 燕

（國(guó)網(wǎng)十堰供電公司， 湖北 十堰 442000）

引言

分布式光伏發(fā)電的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“分布式”、“大規(guī)?！?、“節(jié)能性”三方面。將其接入到高壓輸電網(wǎng)以及中低壓配電網(wǎng)中，能夠有效降低電力領(lǐng)域的成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到“可持續(xù)發(fā)展”理念對(duì)電力領(lǐng)域所提出的要求。

1 分布式光伏接入工程概況

某工程位于國(guó)內(nèi)某地，截至2017年底，區(qū)域內(nèi)共建成變電站20余座，電壓等級(jí)包括500 kV（共3座）、200 kV（共15座）等。調(diào)查顯示，2016年12月—2017年12月，區(qū)域售電總量共58.96 kWh。近些年來(lái)，隨著社會(huì)各領(lǐng)域的不斷發(fā)展，用戶的用電量顯著提升，火力發(fā)電已無(wú)法滿足用戶長(zhǎng)期的用電需求。為達(dá)到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的目的，本工程決定將分布式光伏接入配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行改造。分布式光伏發(fā)電需依賴太陽(yáng)能而實(shí)現(xiàn)，因此，確保區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)能充足較為重要。調(diào)查顯示，工程所處區(qū)域太陽(yáng)能輻射量平均為3 415 MJ/（m2·a），利用以上太陽(yáng)能發(fā)電，發(fā)電量與17 000億t煤炭的發(fā)電量相當(dāng)?？梢?jiàn)，該區(qū)域通過(guò)分布式光伏接入的方式進(jìn)行配電網(wǎng)改造，具有一定的可行性。但考慮到分布式光伏接入難度較大，且易對(duì)原配電網(wǎng)造成影響，有必要對(duì)其建設(shè)方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2 分布式光伏接入對(duì)配電網(wǎng)的影響

分布式光伏接入對(duì)配電網(wǎng)的影響，主要體現(xiàn)在功率、電能質(zhì)量、運(yùn)行安全性、與配電網(wǎng)的適應(yīng)性等方面。以電能質(zhì)量為例：分布式光伏接入后，電力系統(tǒng)極容易出現(xiàn)閃變、電壓波形畸變等問(wèn)題。就電壓而言，傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，電壓、電流以及功率的變化均較為穩(wěn)定[1]。待光伏接入后，隨著接入位置以及容量的改變，配電網(wǎng)的負(fù)荷潮流均會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，電力調(diào)度的難度將顯著提升。為確保接入的分布式光伏電源與配電網(wǎng)負(fù)荷相互匹配，必須對(duì)光伏組件進(jìn)行科學(xué)的安裝。閃變指光照強(qiáng)度隨電壓波動(dòng)而發(fā)生變化的現(xiàn)象，受分布式光伏不確定性的影響，改造后的配電網(wǎng)電壓波動(dòng)一般較大，閃變的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步提升。

3 分布式光伏接入的配電網(wǎng)建設(shè)方案及效果

3.1 分布式光伏接入的配電網(wǎng)建設(shè)方案

3.1.1 逆功率調(diào)控

為減輕分布式光伏接入對(duì)配電網(wǎng)的影響，應(yīng)在掌握光伏系統(tǒng)等效電路運(yùn)行規(guī)律的基礎(chǔ)上，首先進(jìn)行逆功率調(diào)控。光伏系統(tǒng)的等效電路見(jiàn)圖1。

圖1 光伏系統(tǒng)的等效電路

本工程中，逆功率調(diào)控的依據(jù)以接入點(diǎn)電壓為主。當(dāng)外界條件變化時(shí)，光伏組件電流同樣會(huì)發(fā)生變化，但電壓的變化一般較小。如光伏逆變器交流電壓降低，分布式光伏將自原有的配電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功功率，導(dǎo)致系統(tǒng)難以安全運(yùn)行。為解決上述問(wèn)題，首先，有關(guān)人員應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)查表等方式確定運(yùn)行點(diǎn)。需注意的是，選取運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，應(yīng)確保功率平衡。另外，有關(guān)人員還應(yīng)采用光伏監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)高壓側(cè)的相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷是否超過(guò)定值。如已超過(guò)定值，則應(yīng)下達(dá)降低主變對(duì)應(yīng)光伏發(fā)電出力的指令，確保電力系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。

3.1.2 光伏組件安裝

光伏系統(tǒng)組件包括固定支架、跟蹤系統(tǒng)兩種支架類型。與前者相比，后者成本相對(duì)更高[2]。因此，為降低配電網(wǎng)建設(shè)成本，本工程考慮利用固定支架對(duì)光伏組件進(jìn)行安裝。以“方陣傾斜角確定固定式”為例：該安裝方式具有安全性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，有關(guān)人員可根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌竟?jié)的不同溫度變化特點(diǎn)，對(duì)方陣的角度進(jìn)行選擇。當(dāng)太陽(yáng)能收集條件滿足時(shí)，每年僅兩次調(diào)節(jié)仿真傾角即可。與“方陣傾斜角確定固定式”相比，“傾角可調(diào)式支架”的成本相對(duì)較高，安裝的復(fù)雜度同樣較高，但管理難度相對(duì)較低。經(jīng)安裝后的光伏組件傾角，可隨著氣象條件以及當(dāng)?shù)氐奶?yáng)輻射量的變化而變化。為降低管理難度，本工程決定采用“傾角可調(diào)式支架”對(duì)組件進(jìn)行安裝。

3.1.3 光伏電站保護(hù)

為減少電力系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，配電網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)光伏電站的保護(hù)是關(guān)鍵。對(duì)光伏電站的保護(hù)，主要體現(xiàn)在主變間隙保護(hù)方面。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的保護(hù)方式以接地為主，當(dāng)系統(tǒng)中的變壓器≥2臺(tái)時(shí)，僅確保其中1臺(tái)中性點(diǎn)接地即可，其余通過(guò)間隙接地便可達(dá)到保護(hù)電網(wǎng)的目的。當(dāng)分布式光伏接入后，有關(guān)人員仍可采用主變間隙保護(hù)的方式對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。如分布式光伏接入位置為110 kV變電站，則可適當(dāng)增加保護(hù)屏，并設(shè)置間隙保護(hù)聯(lián)切裝置，利用多個(gè)出口壓板獲取及傳輸相應(yīng)的電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)過(guò)保護(hù)屏?xí)r，可隨之轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。光信號(hào)傳輸至光伏斷路器后，斷路器便可實(shí)現(xiàn)跳閘，達(dá)到保護(hù)配電網(wǎng)的目的。

3.1.4 配電網(wǎng)改造

本工程中，分布式光伏接入的配電網(wǎng)電壓等級(jí)為10 kV。該配電網(wǎng)由110 kV變電站所引出，主變?nèi)萘繛?0 MVA，共設(shè)置光伏接入點(diǎn)3個(gè)，分別采用A、B、C表示。接入的線路中，A、B、C長(zhǎng)度均為 1 km。為提高原有配電網(wǎng)與分布式光伏接入的適應(yīng)性，本工程采用專線接入的方式接入了分布式光伏，其線路型號(hào)為L(zhǎng)GJ-120。分布式光伏接入后，如配電網(wǎng)電壓的波動(dòng)較大，可通過(guò)儲(chǔ)備能源的方式提高電壓的穩(wěn)定性，解決閃變等問(wèn)題。就無(wú)功補(bǔ)償而言，當(dāng)分布式光伏接入配電網(wǎng)后，變電站電壓可在一定程度上升高。如升高量較小，則無(wú)需加入無(wú)功補(bǔ)償裝置。反之，則應(yīng)加入新的無(wú)功補(bǔ)償裝置，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

3.2 分布式光伏接入的配電網(wǎng)建設(shè)效果

為評(píng)估分布式光伏接入的配電網(wǎng)的應(yīng)用價(jià)值，本課題對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果顯示：

1）線損問(wèn)題：分布式光伏接入配電網(wǎng)后，電量遠(yuǎn)程傳輸明顯減少，線損同樣有效降低，有助于降低配電網(wǎng)的運(yùn)行成本，提高電力領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)效益。

2）運(yùn)行壓力：分布式光伏接入配電網(wǎng)后，傳統(tǒng)電網(wǎng)將獲得大量的備用容量。用電峰值及低估時(shí)期，電網(wǎng)運(yùn)行的安全性均將明顯提高。

3）故障問(wèn)題：分布式光伏接入配電網(wǎng)后，一旦線路出現(xiàn)故障，間隙保護(hù)動(dòng)作將立即切斷故障電流，使線路重合閘的成功率得以提升，使電網(wǎng)能夠持續(xù)運(yùn)行?？梢?jiàn)，分布式光伏的接入，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行持續(xù)性的提升具有重要價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

將分布式光伏接入配電網(wǎng)，可有效提高電網(wǎng)的運(yùn)行效益，減少資源浪費(fèi)及環(huán)境污染，具有較高的推廣價(jià)值。未來(lái)，建議我國(guó)電力領(lǐng)域在分析不同區(qū)域電網(wǎng)建設(shè)需求的基礎(chǔ)上，將分布式光伏接入至配電網(wǎng)中。與此同時(shí)，對(duì)逆功率進(jìn)行調(diào)控，科學(xué)安裝光伏組件，加強(qiáng)對(duì)光伏電站的保護(hù)，并積極進(jìn)行配電網(wǎng)改造，使分布式光伏接入的價(jià)值得以進(jìn)一步體現(xiàn)。