趙航 華北水利水電大學(xué)
光伏發(fā)電作為一種利用大自然又不傷害大自然的新型技術(shù),完全符合當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展要求。于是這一技術(shù)在日復(fù)一日的實(shí)踐中變得茁壯又蓬勃,是目前我國(guó)在電力資源方面的一塊基石,但分布式光伏電站并網(wǎng)意料之中的對(duì)配電網(wǎng)的繼電保護(hù)產(chǎn)生了一定的影響。筆者就分布式光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)造成的影響以及分布式光伏電站并網(wǎng)控制方面的相關(guān)技術(shù)研究作出了探討研究,文中所現(xiàn)觀點(diǎn)僅代表筆者自身,不成熟之處還望廣大讀者見諒。
1.1 分布式光伏電站并網(wǎng)的特點(diǎn)
分布式光伏電站并網(wǎng)有著獨(dú)一無二的特點(diǎn),但如果要問分布式光伏發(fā)電這一技術(shù)怎么樣?問題包含的方面過于龐大,是不能一概而論的,還是要具體情況具體分析。而就分布式光伏發(fā)電的特點(diǎn)而言:其一,是輸出功率相對(duì)較小,通常情況下,一個(gè)分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的容量在數(shù)千瓦以內(nèi),這與集中式的電站有所不同。分布式光伏電站的大小對(duì)發(fā)電效能幾乎沒有什么影響,間接地對(duì)經(jīng)濟(jì)也沒有什么影響,也就是說,無論光伏系統(tǒng)的規(guī)模是大還是小,在投資收益率這方面沒有過大的區(qū)別。其二,是環(huán)保效益尤為突出,對(duì)自然造成的污染小。分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目在發(fā)電過程中,運(yùn)用的是太陽(yáng)能,不用擔(dān)心枯竭,不會(huì)產(chǎn)生噪音,也不會(huì)對(duì)空氣和水造成污染,對(duì)環(huán)境的長(zhǎng)期改善極為有利。其三,是能夠在一定程度上緩解部分地區(qū)的用電緊張狀況。不過由于分布式光伏發(fā)電的密度相對(duì)較低,再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限,只能臨時(shí)性的舒緩用電緊張,不能從根本上解決用電問題。其四,即發(fā)電與用電可以同時(shí)存在。大型地面電站發(fā)電是升壓接入輸電網(wǎng),為電站運(yùn)行而發(fā)電;而分布式光伏發(fā)電是接入配電網(wǎng),發(fā)電與用電同時(shí)存在。以上幾點(diǎn),是分布式光伏電站并網(wǎng)的特點(diǎn),也是其優(yōu)勢(shì)所在。
1.2 分布式光伏電站并網(wǎng)的接入方式
有兩種接入方式可以進(jìn)行分布式光伏電站并網(wǎng)。其一為專門線路接入。這一方式指的是,在分布式的電源接入點(diǎn)為其設(shè)置一個(gè)專門的開關(guān),在電源直接接入時(shí),用開關(guān)控制變電站、開閉站、配電室等的電量,在此過程中要控制好并網(wǎng)的電容量,確保在合適的范圍之間;其二,是“T”字接線方式,也就是分線接入,這種方式與專門線路接入相反,在分布式電源接入點(diǎn)處不設(shè)置專門開關(guān),但也需要控制好并網(wǎng)的電容量,確保在合適的范圍之間。
1.3 對(duì)分布式光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)斷路器的保護(hù)配置研究
針對(duì)分布式光伏電站并網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)斷路器有以下幾種保護(hù)配置。反時(shí)限的保護(hù),反時(shí)限保護(hù)有一個(gè)專業(yè)的公式,通俗的來解釋就是指保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的增大成反比,即電流越大,保護(hù)裝置發(fā)揮作用的時(shí)間越短;母線自動(dòng)切斷裝置,一般情況下,在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),兩段母線互不干擾,各司其職,自動(dòng)切斷裝置在運(yùn)行中實(shí)時(shí)對(duì)母線電壓情況進(jìn)行檢測(cè)。一旦某段母線電壓出現(xiàn)異常,但其它部分的電壓處于正常時(shí),母線自動(dòng)切斷裝置就會(huì)被啟動(dòng),當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí),母線自動(dòng)切斷裝置恢復(fù)常態(tài),這一設(shè)置可以有效加強(qiáng)供電的可靠性,促進(jìn)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。另外還有前加速重合閘裝置,當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到短路電流值異常高的時(shí)候,斷路器迅速分閘,經(jīng)過些許時(shí)間后開始緩慢合閘;當(dāng)故障解除時(shí),系統(tǒng)自行智能調(diào)整后便可以穩(wěn)定運(yùn)行;反之,則運(yùn)用反時(shí)限的保護(hù)跳開斷路器,解除故障。前加速保護(hù)可以在一瞬間切斷電流,加大保護(hù)力度。
通常情況下,我國(guó)無論是中壓配電網(wǎng)還是低壓配電網(wǎng)都是以單電源的放射式網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)供電形式的。這樣的供電網(wǎng),接線簡(jiǎn)單,操作容易,電流方向單一,功率方向單一,有效的保護(hù)了系統(tǒng)的擴(kuò)容,針對(duì)這種供電網(wǎng)模式,實(shí)施了配電網(wǎng)繼電保護(hù)這一策略。分布式光伏電站并網(wǎng)的施行,從本質(zhì)上改變了配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu),使原來簡(jiǎn)單的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜,同時(shí)也變得多元化,就好像一株直愣愣光禿禿的小樹苗變成了一棵枝繁葉茂的參天大樹。在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)未改變之前,三段式電流的使用極其廣泛,但結(jié)構(gòu)改變后的光伏發(fā)電,在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),會(huì)出現(xiàn)一種電流量越大,故障越大的情況,從而對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。分布式光伏發(fā)電在三段式電流的運(yùn)行中降低了電路出現(xiàn)故障時(shí)保護(hù)反應(yīng)力的敏感度與準(zhǔn)確性,也間接的降低了相鄰電路的保護(hù)作用。此外,從我國(guó)的用電大環(huán)境來看,配電線路的結(jié)構(gòu)基本都為單側(cè)電源,只要線路出現(xiàn)短路狀況,系統(tǒng)在第一時(shí)間立刻跳閘。切斷故障線路的所有供電來源,盡量避免造成配電網(wǎng)整體運(yùn)行故障,但在分布式光伏電站并網(wǎng)后,如果在合閘后才切斷電源的話,電流很有可能重新進(jìn)入線路,合好的閘合會(huì)自動(dòng)復(fù)原,配電網(wǎng)的安全將會(huì)受到嚴(yán)重的考驗(yàn),甚至有意外產(chǎn)生。最后,熔斷器是電力系統(tǒng)中一種普遍的自動(dòng)保護(hù)裝置,當(dāng)線路中的電流過大且線路本身承受不住時(shí),熔斷器就會(huì)意識(shí)到危險(xiǎn)的來臨,自動(dòng)進(jìn)行切斷電路的操作流程,實(shí)施檢測(cè)并保障配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在一般情況下,電路的分支處和變壓器的高壓側(cè)是安裝熔斷器的首選位置,這樣無論在哪個(gè)方向出現(xiàn)電路故障,熔斷器都可以立即作出判斷并進(jìn)行切斷電路的操作,從而加強(qiáng)對(duì)電力線路的保護(hù),但分布式光伏電站并網(wǎng)后,線路的基本運(yùn)行結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上發(fā)生變化,線路的穩(wěn)定狀況大不如從前,以上幾點(diǎn)便是分布式光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響。
隨著環(huán)境保護(hù)的加強(qiáng),越來越多的環(huán)保型能源出現(xiàn)在大眾視野中,尤其是以利用太陽(yáng)能能源為首的分布式光伏發(fā)電,筆者相信在未來的電力發(fā)展中分布式光伏電站并網(wǎng)會(huì)應(yīng)用得越來越廣泛,雖然目前此項(xiàng)策略存在諸多小問題,但在研究人員的努力下也出臺(tái)了與之抗衡的相關(guān)對(duì)策,隨著分布式光伏電站并網(wǎng)在發(fā)展改進(jìn)的路上愈行愈遠(yuǎn),各種制度也會(huì)越來越完善,電網(wǎng)內(nèi)部的隱患也會(huì)逐漸減少,直至為我國(guó)的電力系統(tǒng)添上濃墨重彩的一筆,帶來全新的面貌。筆者在本文中就分布式光伏電站并網(wǎng)控制相關(guān)技術(shù)和分布式光伏電站并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,但由于筆者經(jīng)驗(yàn)尚淺,分析內(nèi)容尚不全面,文中的探討分析不足之處略多,還望廣大讀者看完后不吝賜教,筆者也會(huì)在研究的路上繼續(xù)走下去,對(duì)分布式光伏電站并網(wǎng)進(jìn)行更深層次的研究。