摘 要：從分布式光伏電站出發(fā)，分析其關鍵特征及對低壓配電網(wǎng)的影響，確定分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃的注意事項。從電壓質量、潮流計算、并網(wǎng)諧波、繼電保護、孤島檢測出發(fā)，全面提升分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃的效果，保證分布式光伏電站安全、高效并網(wǎng)。

關鍵詞：分布式光伏電站;低壓配電網(wǎng);影響;規(guī)劃方案

0? ? 引言

分布式光伏電站在一定程度上緩解了傳統(tǒng)煤炭發(fā)電的壓力，能夠有效解決我國不可再生能源緊張的問題，已經(jīng)開始成為我國配電網(wǎng)建設的重中之重。分布式光伏電站接入低壓配電網(wǎng)時需通過調整配電網(wǎng)結構、并網(wǎng)接入模式等，最大限度降低電站對低壓配電網(wǎng)運行的沖擊，達到低壓配電網(wǎng)輸配電過程中安全效益和經(jīng)濟效益的全面優(yōu)化。

1? ? 分布式光伏電站發(fā)展趨勢及概述

為進一步解決環(huán)境污染問題，緩解資源緊張現(xiàn)狀，2008年以來我國加大了對新能源發(fā)電的重視力度，形成了水力發(fā)電、風力發(fā)電、光伏發(fā)電等多種形式攜手共進的局面。據(jù)統(tǒng)計，我國2020年光伏發(fā)電裝機容量已經(jīng)超過40 000 MW，占總裝機容量的2.83%，如表1所示;在縣、鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、農村地區(qū)光伏發(fā)電也得到了快速發(fā)展，截至2020年，我縣光伏發(fā)電裝機容量已超過70 MW，占總裝機容量的36.75%，如表2所示。

分布式光伏電站是在光伏發(fā)電技術基礎上形成的新型發(fā)電系統(tǒng)，可與配電網(wǎng)協(xié)調發(fā)電，滿足區(qū)域用戶用電需求。此類電站往往分布于用戶附近，規(guī)模較小，可利用分散資源實現(xiàn)小規(guī)模發(fā)電。分布式光伏電站主要包括太陽能電池組件、蓄電池、控制器、逆變器等，如圖1所示，其輸出功率較小，往往適用于接入低壓配電網(wǎng)。

2? ? 分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃的重要性

分布式光伏電站接入低壓配電網(wǎng)后，原電網(wǎng)潮流將發(fā)生明顯改變，電壓分布、線損能耗等均會發(fā)生明顯轉變。尤其是在逆變整流過程中，光伏發(fā)電中電流信號、逆變諧波等均會影響低壓配電網(wǎng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，如：

（1）對電能質量的影響。受光照因素的影響，分布式光伏電站運行過程中通過逆變器后的電壓容易產生波動，尤其是在光照強度變化較為顯著的區(qū)域，發(fā)電過程中的有功功率和無功功率差異較大。而低壓配電網(wǎng)電壓一般較為穩(wěn)定，一旦分布式光伏電站接入，就很容易出現(xiàn)由接入電壓波動、負荷不匹配等造成的電壓失衡，如圖2所示。

（2）對線路損耗的影響。分布式光伏電站接入過程中，如果不能就地平衡消納，而需要通過低壓配電網(wǎng)主干母線傳輸至變壓器高壓側，就較容易影響原臺區(qū)低壓配電網(wǎng)母線電壓分布情況，致使配電網(wǎng)線路電流發(fā)生改變，尤其是在接入點區(qū)域，流通電流明顯加大，線路有功損耗和無功損耗也會呈增加趨勢，難免造成一定的電能損失。

（3）對線路檢修的影響。分布式光伏電站并網(wǎng)接入后，當配電網(wǎng)發(fā)生故障或檢修時，分布式光伏電站發(fā)電可能與附近的負載形成一個孤島供電系統(tǒng)，如果這個孤島不正常的話，會給運維人員的安全造成風險，不利于保障配電網(wǎng)的可靠性。

因此，必須做好分布式光伏電站和低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃工作，從分布式光伏電站特性和接入后的各項問題出發(fā)，統(tǒng)籌規(guī)劃、優(yōu)化協(xié)調，才能夠從根本上保證低壓配電網(wǎng)的安全效益和經(jīng)濟效益。

3? ? 分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃的關鍵要素

3.1? ? 規(guī)劃方案

分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)協(xié)同運行過程中必須按照電網(wǎng)結構、電能質量、接入保護等做好統(tǒng)籌設計和規(guī)劃，確保光伏發(fā)電接入低壓配電網(wǎng)能夠有效消納，其規(guī)劃方案如圖3所示。

（1）根據(jù)低壓配電網(wǎng)結構下電網(wǎng)實際運行情況進行分析，確保分布式光伏電站接入后并網(wǎng)運行的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。尤其是網(wǎng)架強壯程度和負荷耐受性能等，確保其能夠滿足分布式光伏電站接入后的負載需求。

（2）按照接入規(guī)模和電網(wǎng)架構形成主體規(guī)劃后，應繼續(xù)深化分布式光伏電站接入后的電壓規(guī)劃和潮流規(guī)劃，針對有功功率、無功功率波動趨勢優(yōu)化電網(wǎng)并網(wǎng)方式，做到有效消納，最大限度降低分布式光伏電站接入后的線路損耗。

（3）應按照分布式光伏電站接入后可能產生的繼電問題、諧波問題、孤島問題等開展有效保護，通過調整環(huán)路結構、增加繼電保護裝置、強化帶電檢測等全面提升分布式光伏電站并網(wǎng)運行后的安全性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)安全效益和經(jīng)濟效益的最大化。

3.2? ? 關鍵問題

3.2.1? ? 優(yōu)化電網(wǎng)結構

分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃過程中應根據(jù)光伏接入容量、低壓配電網(wǎng)負荷之間的關系，合理選取接入位置的比例關系。接入容量若僅為低壓配電網(wǎng)總負荷的3/5，則應盡量選取距離主干線末端區(qū)域作為接入點;若達到低壓配電網(wǎng)總負荷的3/5及以上，則應選取距離主干線1/3到2/3的位置作為接入點;若達到低壓配電網(wǎng)總負荷的1.3～1.5倍，則應盡量選取靠近主干線始端區(qū)域作為接入點。上述接入過程中應保證末端電壓偏差、電壓波動、諧波總畸變率在指標范圍內，同時應充分考慮結合分布式光伏接入后整體負荷情況更換更大容量的配電變壓器，配套增大主干線導線線徑。

此外，還要對并網(wǎng)接入方式進行優(yōu)化，針對實際情況合理選擇并網(wǎng)接線方式，即：

（1）T接低壓主干母線并網(wǎng)模式。該方式主要在分布式光伏電站出線側將電纜或架空線與低壓配電網(wǎng)的主干母線直接連接，此時分布式光伏電站可直接完成系統(tǒng)供電，如圖4左側所示。這種并網(wǎng)方式適用于較大容量接入，成本較高。

（2）T接低壓負荷支線并網(wǎng)模式。該方式主要是在低壓配電網(wǎng)的負荷支線T接，通過低壓配電網(wǎng)的主干母線，從而將分布式光伏電站順利接入低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)，如圖4右側所示。接入點應以電壓改善效果、網(wǎng)絡損耗最小、潮流反向次數(shù)最少為約束條件，可選在靠近配電網(wǎng)末端區(qū)域。

3.2.2? ? 提升電能質量

為進一步提升分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃效果，在并網(wǎng)接入過程中應選用分布式光伏電源與靜止型無功補償裝置（SVC）來實現(xiàn)電能負荷調節(jié)。SVC能夠有效消除分布式光伏電站接入后的無功功率，若無功功率波動，該裝置可通過負反饋調節(jié)實現(xiàn)無功功率補償，從而降低分布式光伏電站接入后各節(jié)點的電壓偏差，從根本上提升低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運行中的電能質量。

除此之外，在規(guī)劃設計的過程中還需要做好潮流計算，利用半步變量潮流推算法確定分布式光伏電站接入后系統(tǒng)的潮流波動情況，并對可能出現(xiàn)的潮流變向引起的各項問題進行針對性防護和處理，減少由潮流引起的低壓配電網(wǎng)故障。

3.2.3? ? 做好系統(tǒng)保護

（1）諧波抑制。我國對分布式光伏電站諧波情況非常重視，在安全接入過程中應按照《電能質量公用電網(wǎng)諧波》的相關指標嚴格控制諧波問題，避免造成裝置誤動或電能質量污染。如可利用有源電力濾波器來消除諧波，通過濾波器補償有效解決電壓波動問題;可在逆變器逆變過程中增加虛擬阻抗回路，利用該回路有效抑制諧波，減少其對各裝置和線路的影響，提升分布式光伏電站接入低壓配電網(wǎng)的可靠性。

（2）繼電保護。應根據(jù)實際情況合理選擇繼電保護裝置，一般可在接入點后方增設繼電保護，這樣既可以有效消除接入點電流驟增引起的波動，也可以實現(xiàn)裝置的整定保護?，F(xiàn)階段分布式光伏電站接入低壓配電網(wǎng)中的繼電保護設置較為全面，在此不再贅述。

（3）孤島檢測。文獻資料顯示，分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運行過程中若電網(wǎng)失壓，防孤島保護必須在2 s內將光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)斷開，主動孤島檢測方法與被動孤島檢測方法至少采用一種。確定孤島狀態(tài)存在后，可直接通過智能控制快速切除。

4? ? 結語

近年來，我國大力倡導環(huán)境保護型、資源節(jié)約型電力系統(tǒng)建設，實現(xiàn)了配電網(wǎng)中水力發(fā)電、風力發(fā)電、光伏發(fā)電等的大規(guī)模接入。在分布式光伏電站與低壓配電網(wǎng)同規(guī)劃過程中，必須做好電能計量、線損分析、潮流計算、繼電保護等，在實際并網(wǎng)運行基礎上優(yōu)化電網(wǎng)結構、系統(tǒng)保護等，最大限度消除由光伏發(fā)電中電壓波動、潮流諧波等產生的負面影響，使低壓配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行。

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收稿日期：2021-04-01

作者簡介：黃文亮（1984—），男，廣東興寧人，電力工程技術工程師，技師，從事計量管理、參與配網(wǎng)前期規(guī)劃審核、線損管理等工作。