李 欣 蒙均俊

1.國家電投集團(tuán)廣西電力有限公司靈川風(fēng)電有限公司 廣西 靈川 541200

2.國家電投集團(tuán)廣西長洲水電開發(fā)有限公司 廣西 梧州 543000

1 引言

我國早在2009年就提出了分散并網(wǎng)風(fēng)電的概念,但與集中風(fēng)電相比,發(fā)展非常緩慢。隨著風(fēng)電集中發(fā)展條件日益嚴(yán)格,部分地區(qū)風(fēng)電限購限電形勢嚴(yán)峻,2020年風(fēng)電價格低的電網(wǎng)越來越近,風(fēng)電分散接入再次進(jìn)入人們的視野。我國于2017年發(fā)布的《關(guān)于加快分散式并網(wǎng)風(fēng)電項目建設(shè)的通知》明確說明了優(yōu)化風(fēng)電布局,更好的建設(shè)分散風(fēng)電網(wǎng)項目不斷提高分散式風(fēng)能的利用率。今年風(fēng)電平價上網(wǎng),新能源價格補貼供不應(yīng)求,電力市場化交易,風(fēng)電集中開發(fā)條件日趨嚴(yán)格,部分地區(qū)風(fēng)電限購限電現(xiàn)象嚴(yán)重,實行風(fēng)電分散接入能否成為我國風(fēng)電發(fā)展的最佳選擇。

2 分散式風(fēng)電發(fā)電形式及優(yōu)點

分散式風(fēng)力發(fā)電的形式一般采用風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、柴油發(fā)電等多種聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng),即“風(fēng)電”、“風(fēng)油”、“風(fēng)油”互補發(fā)電。這些系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的,特別是風(fēng)能和太陽能等新型能源互不系統(tǒng)將是未來一段時間能源發(fā)展的主要方向。在時間和空間的分布上風(fēng)能和太陽能實現(xiàn)互補,這種“風(fēng)-太陽能互補”式的供電方式能夠?qū)崿F(xiàn)在資源上具有最佳匹配。新型的分散式發(fā)電模式有著前期投資較少、有多種接線方式、需要用地面積小等優(yōu)點,能夠在山區(qū)、高原等環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)架設(shè),并通過電池收集風(fēng)力發(fā)出的電,之后將其轉(zhuǎn)換為交流電通過逆變器供向用戶。在一些山區(qū)等偏遠(yuǎn)地區(qū)由于近幾年生活水平的提高,其用電量急劇增加,可以就地架設(shè)風(fēng)電減少配電設(shè)備擴(kuò)建的成本。而對于用電量本就很大的中心城區(qū),分散式風(fēng)電可以減緩一定的用電壓力,節(jié)省配電線投資。通過優(yōu)化分布式風(fēng)電的位置和容量,可以顯著降低線損,改善網(wǎng)端電能質(zhì)量。充分利用風(fēng)能等可再生能源,減少了對一、二次能源的依賴,也減少了有害物質(zhì)的排放和環(huán)境保護(hù)的壓力。

3 現(xiàn)階段分散式風(fēng)電存在的安全問題

3.1 對配電網(wǎng)供電保護(hù)的安全問題 在分散式風(fēng)電系統(tǒng)接入配電系統(tǒng)后,對配電網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)影響繼電保護(hù)裝置的靈敏程度。分散式風(fēng)電電源的故障電流通常會降低流過饋線繼電器的電流,造成繼電保護(hù)裝置無法進(jìn)行工作,使繼電保護(hù)裝置無法第一時間發(fā)揮作用。不同類型和數(shù)量的分布式發(fā)電將減少或增加配電網(wǎng)故障的頻率,大容量分布式發(fā)電故障會造成故障電流發(fā)生較大影響,一旦發(fā)生事故跳閘,不能及時做到終止或者與電網(wǎng)斷連。

3.2 對地區(qū)電網(wǎng)電壓運行穩(wěn)定性產(chǎn)生影響 要保證供電質(zhì)量,就必須讓電壓保持在合理的范圍之內(nèi),由于配電系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)是依靠變電站到用戶的潮流為基礎(chǔ)的。但是,當(dāng)分布式電源接入到電網(wǎng)之后,配電系統(tǒng)從放射狀結(jié)構(gòu)向多源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,造成潮流的大小和方向產(chǎn)生較大變化,所以這就會使電力系統(tǒng)某些部位電壓產(chǎn)生變化。除此之外,分布式風(fēng)電會造成系統(tǒng)電壓損耗的變化,所以需要合理的配合接入點。并網(wǎng)點和容量將決定分布式風(fēng)電的運行策略,對系統(tǒng)可靠性造成影響。因此,第一步對區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)潮流進(jìn)行計算,對系統(tǒng)電壓和損耗進(jìn)行深入分析,明確每一個接入點的大小和容量。通過對變壓器接頭和投切集中補償裝置的調(diào)整對區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整來改變系統(tǒng)的電壓分布,從而提高系統(tǒng)終端變電站的母線電壓,使用戶電壓達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。因為風(fēng)電本身具有一定的波動性和隨機(jī)性,分布式電網(wǎng)帶來的波動對電壓調(diào)整的新影響較小。

3.3 對地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)產(chǎn)生影響造成安全隱患 由于分布式風(fēng)電與負(fù)荷中心距離較近,風(fēng)電機(jī)組會根據(jù)風(fēng)電機(jī)組自身的特點產(chǎn)生一些諧波,造成電壓的閃變。這就需要我們通過分析周邊負(fù)荷對電能質(zhì)量的適應(yīng)性,對分散式風(fēng)電接入網(wǎng)點的質(zhì)量進(jìn)行檢測,按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)機(jī)每種運行狀態(tài)的接線點進(jìn)行計算電壓閃變結(jié)果見表1。

表1 電壓閃變值

A變電站 0.045 0,O21 0.030 B變電站 0.050 0.020 0.032 C變電站 0.080 0.017 0.060 D變電站 0.042 0.022 0.058

經(jīng)計算分析,均符合國際標(biāo)準(zhǔn),而且其隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的逐漸增大,閃變值逐漸增加。

3.4 對地區(qū)電網(wǎng)繼電保護(hù)產(chǎn)生影響 分布式風(fēng)電接入配電網(wǎng)之后,一旦發(fā)生斷路就會產(chǎn)生短路電流,短路電流的大小與和風(fēng)電裝機(jī)容量、接線位置和故障部位有關(guān),并且產(chǎn)生的電流對繼電器保護(hù)的靈敏度有極大的影響,極有可能出現(xiàn)誤動或拒動現(xiàn)象。如果線路變電所線路的某一點發(fā)生故障,故障線路保護(hù)所感受到的電流由系統(tǒng)和風(fēng)電提供,有利于使原保護(hù)更加靈敏。但是,當(dāng)風(fēng)電容量足夠大時,斷路器的保護(hù)范圍將會產(chǎn)生一定程度的擴(kuò)大,繼電器同時選擇兩種保護(hù)動作,繼電保護(hù)失去選擇性。

3.5 對地區(qū)負(fù)荷預(yù)測的影響 分散式風(fēng)電具有較強(qiáng)的靈活性,如果滿足風(fēng)況要求可以選擇較近的區(qū)域電網(wǎng)進(jìn)行接入,滿足相關(guān)要求的同時減少投資。但是由于風(fēng)電的基本特點,風(fēng)電不斷變化,風(fēng)力發(fā)電可以等效于區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷。但是由于風(fēng)電的波動性,區(qū)域負(fù)荷預(yù)測精度會不斷降低,若分散式風(fēng)電占比較大時,對區(qū)域發(fā)電規(guī)劃預(yù)測會產(chǎn)生較大影響,不利于規(guī)劃。

3.6 對地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃的影響 分布式風(fēng)電并網(wǎng)將使區(qū)域電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測、規(guī)劃和運行比以往更加不確定。大量配電網(wǎng)用戶安裝分布式風(fēng)電為其提供電力,這使得配電網(wǎng)規(guī)劃人員很難準(zhǔn)確預(yù)測負(fù)荷增長,從而影響規(guī)劃。若發(fā)電機(jī)存在較多節(jié)點,就會給尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)布局的工作帶來較多的困難。對部分有安裝風(fēng)力發(fā)電規(guī)劃的企業(yè)來說,就造成現(xiàn)有系統(tǒng)安全和質(zhì)量水平的配電網(wǎng)公司之間產(chǎn)生矛盾。要想整個系統(tǒng)能夠高效穩(wěn)定的運行,就必須實現(xiàn)對分布式風(fēng)電的實時調(diào)度,想要達(dá)到這一目的,就要使用電子設(shè)備對分布式風(fēng)機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié),并且實現(xiàn)對電網(wǎng)從被動向主動管理(電壓調(diào)節(jié)、保護(hù)策略、干擾和接口問題)的轉(zhuǎn)變。

4 分散式接入風(fēng)電安全方面應(yīng)注重的對策措施

4.1 并網(wǎng)方面的對策措施 (1)根據(jù)《國家能源局關(guān)于印發(fā)〈分散式風(fēng)電項目開發(fā)建設(shè)指導(dǎo)意見〉的通知》(國能能[2011]374號)要求,小型分散式風(fēng)電項目可以不建立風(fēng)電預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)。建議根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)運行需要,與地方電網(wǎng)企業(yè)合作,建立覆蓋當(dāng)?shù)氐慕y(tǒng)一電力預(yù)測預(yù)報系統(tǒng),由電網(wǎng)企業(yè)牽頭建立地方電力預(yù)測預(yù)報系統(tǒng),榆次同時相關(guān)項目單位做好配合工作。(2)在進(jìn)行分散式風(fēng)電并網(wǎng)過程中需要并網(wǎng)站設(shè)有容量符合要求的動態(tài)補償裝置,裝置通過恒壓方式進(jìn)行調(diào)節(jié),防止分布式風(fēng)電并網(wǎng)區(qū)域由于風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生較大的電壓波動。當(dāng)接入電站的無功補償容量不能滿足要求時,工程本身需要考慮配置一定容量的無功補償裝置。(3)電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置安裝在分布式風(fēng)電并網(wǎng)點,可實時監(jiān)測風(fēng)電機(jī)組各種運行工況下在線電能質(zhì)量;當(dāng)裝機(jī)容量不斷加大之后需要根據(jù)國家規(guī)范要求進(jìn)行消諧裝置的設(shè)置。。

4.2 安全管理方面的對策措施 分散式風(fēng)電接入有兩種管理模式。(1)輻射分散工程區(qū)域監(jiān)測中心建設(shè)。將各項目運行維護(hù)工作進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度,實現(xiàn)電網(wǎng)與變電站的密切配合,嚴(yán)格執(zhí)行制定的規(guī)章制度,確保運行安全、電網(wǎng)安全和設(shè)備設(shè)施安全對運行維護(hù)過程進(jìn)行協(xié)調(diào)。(2)分散開發(fā),統(tǒng)一運維。如果有區(qū)域存在一些常規(guī)的風(fēng)電場升壓站的企業(yè),可在附近的變電站設(shè)置分布式風(fēng)電場風(fēng)電機(jī)組集中監(jiān)測設(shè)備,通過實時通訊的方式集中監(jiān)測管理發(fā)電機(jī)組和箱式變電站。(3)委托運行維護(hù)。由于現(xiàn)階段分散式風(fēng)電規(guī)模都不大,且沒有設(shè)立獨立的升壓站,如果組建隊伍對其進(jìn)行單獨運維成本會非常高,所以在實際工作過程中根據(jù)不同項目進(jìn)行比較和選擇(2)與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的業(yè)務(wù)合作。分布式風(fēng)電場不設(shè)值班人員,只設(shè)置風(fēng)電機(jī)組和線路的運行維護(hù)人員,在區(qū)域監(jiān)控中心設(shè)置調(diào)度值班人員和相應(yīng)的管理人員,負(fù)責(zé)向調(diào)度員報告用電數(shù)據(jù),接收和傳遞調(diào)度指令,簽發(fā)工作票,申請停電輸電。

5 結(jié)語

未來,分布式風(fēng)力發(fā)電必將得到更加廣泛的關(guān)注,未來幾年的發(fā)展趨勢將是多個配電網(wǎng)點接入同一配電網(wǎng),進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,提升峰值功率,提高供電的穩(wěn)定性和可靠性。雖然我國目前的情況是風(fēng)電模式或傳統(tǒng)的集中并網(wǎng)模式,但風(fēng)電并網(wǎng)的發(fā)展方向?qū)⑹欠稚⑹斤L(fēng)電并網(wǎng)模式。針對分布式風(fēng)電并網(wǎng)運行所帶來的各種問題,對分散式風(fēng)電的優(yōu)缺點并對分散式風(fēng)電可能帶來的安全問題進(jìn)行分析,提出一定的預(yù)防措施,為今后分散式風(fēng)電的建設(shè)提供一定借鑒意義。