陳嘯 李菲 雷超 王斌 肖炳秀

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的光伏發(fā)電工程的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。分布式光伏發(fā)電是一種新型的具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，居民分布式光伏發(fā)電的發(fā)展與普及使原本普通的居民用戶(hù)變成了“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的發(fā)電站。大規(guī)模的光伏電源接入電網(wǎng)必然給電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)一系列的影響，如光伏發(fā)電用戶(hù)發(fā)出的電能并網(wǎng)、上網(wǎng)電能計(jì)量、數(shù)據(jù)采集等，如何解決這些問(wèn)題值得研究與探討。

關(guān)鍵詞：光伏用戶(hù)接入 臺(tái)區(qū)線(xiàn)損的影響分析與對(duì)策

引言

按照低壓供電臺(tái)區(qū)是否含有光伏發(fā)電用戶(hù)可分為純用戶(hù)臺(tái)區(qū)（無(wú)光伏發(fā)電用戶(hù)）、光伏全額上網(wǎng)臺(tái)區(qū)（用戶(hù)所發(fā)電能量全部并入市電電網(wǎng)）、自發(fā)自用余電上網(wǎng)臺(tái)區(qū)（用戶(hù)發(fā)電和用電同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)發(fā)電功率小于用電功率時(shí)，缺少的功率從市電中獲取，此時(shí)上網(wǎng)表計(jì)反向功率為0，反向表碼不走動(dòng);當(dāng)發(fā)電功率大于用電功率時(shí)，用戶(hù)全部電能均取自發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)多余的電能通過(guò)上網(wǎng)關(guān)口表計(jì)并網(wǎng)至市電，供其他用戶(hù)使用，若發(fā)電功率比較大，整個(gè)臺(tái)區(qū)用電功率較小，可通過(guò)臺(tái)區(qū)關(guān)口總表反向向10kV線(xiàn)路供電，此時(shí)關(guān)口總表反向表碼走動(dòng)），并網(wǎng)點(diǎn)計(jì)量方式為直接接入或經(jīng)過(guò)互感器接入兩種方式。

一、接入的光伏發(fā)電容量比例

光伏發(fā)電的原理就是太陽(yáng)光照到半導(dǎo)體太陽(yáng)能板上產(chǎn)生直流電，隨后通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電并入0.4kV低壓電網(wǎng)中，閻良供電公司光伏發(fā)電用戶(hù)大多是全額上網(wǎng)，少數(shù)用戶(hù)是自發(fā)自用，余額上網(wǎng)。由于家用光伏發(fā)電的定位就是自發(fā)自用，余額上網(wǎng)，就地利用，同時(shí)為保證低壓居民的可靠用電，所以供電企業(yè)不希望光伏發(fā)電容量所占變壓器總?cè)萘勘壤^(guò)大。每個(gè)臺(tái)區(qū)有一戶(hù)或幾戶(hù)家庭光伏電站。所選的10個(gè)臺(tái)區(qū)光伏并網(wǎng)比例最高占50.16%，最低占28.59%，且都只有一戶(hù)光伏電站，并網(wǎng)時(shí)間可以精確到一天，方便分析。

二、居民光伏發(fā)電并網(wǎng)電能采集

（一）數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)過(guò)程

居民光伏發(fā)電用戶(hù)的檔案全部在營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)建立，然后從營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)發(fā)起流程，通過(guò)接口程序通知采集系統(tǒng)。采集系統(tǒng)接收到通知后觸發(fā)采集調(diào)試流程，最后根據(jù)需要采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)配置采集任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集。

（二）采集的數(shù)據(jù)項(xiàng)

分布式電源管理功能模塊能夠?qū)崟r(shí)采集正反向電能量、有功功率、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，隨時(shí)監(jiān)測(cè)和掌握分布式電源的運(yùn)行情況。除此之外，還能提供對(duì)總當(dāng)日發(fā)電能量、日平均發(fā)電能量、總收益、總成本、壽期益本比等指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析，并能根據(jù)分析數(shù)據(jù)建立回收成本時(shí)間的數(shù)據(jù)模型，可有效提高對(duì)分布式電源的綜合管理水平。

（三）含光伏發(fā)電用戶(hù)的線(xiàn)損計(jì)算方法

線(xiàn)損統(tǒng)計(jì)通過(guò)建立的線(xiàn)損損耗模型計(jì)算，分為供入計(jì)量點(diǎn)和供出計(jì)量點(diǎn)。為了區(qū)分，我們把本臺(tái)區(qū)消納不了的電能均作為供入計(jì)量點(diǎn)，包含臺(tái)區(qū)關(guān)口總表正向計(jì)量點(diǎn)、光伏并網(wǎng)反向計(jì)量點(diǎn);供出計(jì)量點(diǎn)則為臺(tái)區(qū)內(nèi)所有用戶(hù)計(jì)量點(diǎn)，關(guān)口總表反向計(jì)量點(diǎn)，光伏發(fā)電正向計(jì)量點(diǎn)，自發(fā)自用余電上網(wǎng)關(guān)口正向計(jì)量點(diǎn)，常見(jiàn)的計(jì)量模型維護(hù)方法如下。線(xiàn)損率=[（供入計(jì)量點(diǎn)總電能量-供出計(jì)量點(diǎn)總電能量）/供入計(jì)量點(diǎn)總電能量]×100%（1）純用戶(hù)臺(tái)區(qū)模型計(jì)算方法：關(guān)口總表無(wú)反向電能量。供入計(jì)量點(diǎn)：關(guān)口總表正向計(jì)量點(diǎn)總電能量。供出計(jì)量點(diǎn)：本臺(tái)區(qū)所有用戶(hù)計(jì)量點(diǎn)總電能量。（2）光伏全額上網(wǎng)用戶(hù)臺(tái)區(qū)模型計(jì)算方法：關(guān)口總表可能存有反向電能量。供入計(jì)量點(diǎn)：關(guān)口總表正向計(jì)量點(diǎn)總電能量、上網(wǎng)關(guān)口反向計(jì)量點(diǎn)總電能量。供出計(jì)量點(diǎn)：本臺(tái)區(qū)所有用戶(hù)計(jì)量點(diǎn)總電能量、上網(wǎng)關(guān)口正向計(jì)量點(diǎn)總電能量、關(guān)口總表反向計(jì)量點(diǎn)總電能量。（3）自發(fā)自用余電上網(wǎng)臺(tái)區(qū)模型計(jì)算方法：關(guān)口總表可能存有反向電能量。供入計(jì)量點(diǎn)：關(guān)口總表正向計(jì)量點(diǎn)總電能量、上網(wǎng)關(guān)口反向計(jì)量點(diǎn)總電能量。供出計(jì)量點(diǎn)：本臺(tái)區(qū)所有用戶(hù)計(jì)量點(diǎn)總電能量、上網(wǎng)關(guān)口正向計(jì)量點(diǎn)總電能量、關(guān)口總表反向計(jì)量點(diǎn)總電能量。

三、光伏并網(wǎng)的實(shí)例說(shuō)明

本文以某地區(qū)對(duì)光伏并網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況作為實(shí)例，通過(guò)系統(tǒng)的分析，詳細(xì)闡述光伏并網(wǎng)對(duì)地方電網(wǎng)的線(xiàn)損影響。

（一）光伏電源容量影響的分析

假設(shè)該供電系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)保持不變，從而確保只有供電系統(tǒng)負(fù)荷以及光伏電源會(huì)對(duì)地方電網(wǎng)產(chǎn)生線(xiàn)損影響。在實(shí)際地區(qū)的改供電系統(tǒng)中，在符合分布的情況下，以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不會(huì)變化作為前提，當(dāng)光伏發(fā)電的電源電量處于充滿(mǎn)狀態(tài)時(shí)，將其接入地方電網(wǎng)中，就能夠得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在對(duì)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，得出以下結(jié)論：1）連接光伏電源相和地方電網(wǎng)后，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的并網(wǎng)容量能夠使地方電網(wǎng)線(xiàn)損率降低，但超過(guò)這個(gè)范圍后，地方電網(wǎng)線(xiàn)損率就會(huì)提高。2）在線(xiàn)損率的狀態(tài)下，將這一階段的并網(wǎng)容量稱(chēng)之為最佳光伏電源容量。外界因素會(huì)對(duì)最佳容量的大小和范圍產(chǎn)生影響，而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架承載負(fù)荷是最主要的影響因素，兩者之間成正相關(guān);除此之外，最佳容量值還會(huì)受到主電網(wǎng)變壓器和光伏電源注入節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離的影響，距離越近容量越大。

（二）光伏電源位置影響的分析

假設(shè)光伏電源板的容量為15MW，光伏電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)、電站的間距相等，同時(shí)忽略電站聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的影響，從而減少計(jì)算量。在這一前提下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)變更光伏電源接入位置時(shí)，線(xiàn)損率也會(huì)隨之發(fā)生變化。具體變化情況如表1。20號(hào)和11號(hào)節(jié)點(diǎn)分別是地區(qū)電網(wǎng)線(xiàn)損率的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，深入分析發(fā)現(xiàn)11號(hào)節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷量為10.2MW，占地方電網(wǎng)的負(fù)荷率的16.9%，此時(shí)光伏電源平均出力率為7.9MW。也就是說(shuō)此時(shí)可以完全消耗光伏電源的出力量。而當(dāng)光伏電源接入到10號(hào)或9號(hào)節(jié)點(diǎn)時(shí)，雖然因?yàn)殡x最佳節(jié)點(diǎn)近，總負(fù)荷量依然較小，但線(xiàn)損率仍有較小的變化。由此可知，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、光伏電源總體容量、光伏電源平均出力率、光伏并網(wǎng)負(fù)荷分布、地方電網(wǎng)負(fù)荷率都會(huì)對(duì)光伏電源最佳接入產(chǎn)生影響。

結(jié)語(yǔ)

光伏電站的并網(wǎng)的容量，計(jì)量表計(jì)的采集率、接線(xiàn)的正確性對(duì)低壓配電網(wǎng)線(xiàn)損有一定的影響。家庭光伏電站使低壓配電網(wǎng)的檢修復(fù)雜化，針對(duì)這些問(wèn)題，閻良供電公司采取相應(yīng)的措施，一定程度的減小了家庭光伏電站對(duì)低壓配電網(wǎng)的影響。

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