黃振宏

（江門電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東江門 529000）

0 引言

2021年9月，國家能源局下發(fā)了《國家能源局綜合司關(guān)于公布整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)名單的通知》（國能綜通新能〔2021〕84號(hào)），廣東江門新會(huì)區(qū)被列為試點(diǎn)，要求在2023年底前完成規(guī)定比例的屋頂分布式光伏安裝。

電網(wǎng)企業(yè)要在分析電網(wǎng)承載力的基礎(chǔ)上，配合做好省級(jí)電力規(guī)劃和試點(diǎn)縣建設(shè)方案，充分考慮分布式光伏大規(guī)模接入的需要，積極做好相關(guān)縣區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃，加強(qiáng)縣區(qū)配電網(wǎng)建設(shè)改造，做好屋頂分布式光伏接網(wǎng)服務(wù)和調(diào)控運(yùn)行管理。

1 屋頂資源及光伏裝機(jī)摸查

對(duì)新會(huì)區(qū)范圍內(nèi)的現(xiàn)狀屋頂資源進(jìn)行篩選統(tǒng)計(jì)，挑選出各鎮(zhèn)、街內(nèi)適宜建設(shè)光伏項(xiàng)目的優(yōu)質(zhì)屋頂進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃布局，分階段、有計(jì)劃地開發(fā)園區(qū)光伏清潔能源。

預(yù)計(jì)新會(huì)區(qū)各工業(yè)園區(qū)廠房建筑，黨政機(jī)關(guān)等公共機(jī)構(gòu)建筑，學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、寫字樓等公共建筑以及居民建筑等可供連片集中規(guī)?；_發(fā)的建筑屋頂資源約677.52萬m，預(yù)計(jì)2025年可累計(jì)建成總裝機(jī)容量約365.81 MWp的分布式光伏電站。屋頂資源及光伏裝機(jī)摸查情況如表1所示。

2 區(qū)域電網(wǎng)承載能力分析

分布式光伏原則上按照國家要求全額消納，可優(yōu)先考慮接入所在供電片區(qū)就地消納。對(duì)新會(huì)區(qū)220 kV變電站級(jí)、110 kV變電站級(jí)承載能力分析如下：

（1）220 kV層面，分布式光伏項(xiàng)目主要接入220 kV新會(huì)站、古井站、能達(dá)站、石名站、銀湖站、禮樂站、三江站等7個(gè)220 kV供電片區(qū)，其中新會(huì)站、石名站、古井站接入分布式光伏容量較多，占比分別為51%、26.6%、20.3%。經(jīng)消納能力測(cè)算，江門市新會(huì)區(qū)“十四五”期間各220 kV變電站對(duì)分布式光伏的承載能力充裕，分布式光伏接入不受限，各站點(diǎn)的消納裕度均較高。

（2）110 kV層面，分布式光伏接入新會(huì)區(qū)26個(gè)110 kV變電站，其中接入分布式光伏容量超過20 MW的有仁義站、蒼山站、濠沖站、崖南站等4個(gè)站點(diǎn)。經(jīng)消納能力測(cè)算，江門市新會(huì)區(qū)“十四五”期間各110 kV變電站對(duì)分布式光伏的承載能力充裕，分布式光伏接入不受限，其中仁義站區(qū)域內(nèi)擬接入的分布式裝機(jī)最多（58.4 MW），剩余的承載裝機(jī)裕度較低，其余110 kV站點(diǎn)消納裕度均較高。

“十四五”期間新會(huì)各供電片區(qū)可滿足試點(diǎn)方案整縣區(qū)屋頂分布式光伏接入，暫無主網(wǎng)配套建設(shè)需求。電網(wǎng)負(fù)載及光伏分布情況如表2所示。

3 區(qū)域配電網(wǎng)建設(shè)投資需求

3.1 接入方案概況

新會(huì)區(qū)工業(yè)園區(qū)廠房光伏規(guī)劃總?cè)萘繛?06.25 MWp，共64項(xiàng)。并網(wǎng)方案如下：

（1）單個(gè)容量在6 MW及以上的共16項(xiàng)，其中單個(gè)容量最大為30 MW。采用10 kV電壓等級(jí)接入，并網(wǎng)方案主要分為：專線接入110 kV及以上變電站10 kV母線，公共電網(wǎng)配電站或戶外開關(guān)箱等10 kV母線，用戶配電站10 kV母線。

（2）單個(gè)容量在6 MW以下的共48項(xiàng)，采用380 V或10 kV電壓等級(jí)，從公共電網(wǎng)配電箱、用戶側(cè)高壓室或?qū)Ｗ兎坎⒕W(wǎng)接入。

新會(huì)區(qū)黨政機(jī)關(guān)等公共機(jī)構(gòu)建筑，學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、寫字樓等公共建筑及居民建筑光伏規(guī)劃總?cè)萘?9.56 MWp，共80項(xiàng)，主要采用380 V電壓等級(jí)并網(wǎng)。

3.2 電網(wǎng)配套工程建設(shè)規(guī)模及投資

預(yù)計(jì)“十四五”期間新會(huì)區(qū)新建及改造中低壓配網(wǎng)10 kV電纜線路13.0 km，10 kV架空線路27.9 km，新建及改造配變39臺(tái)，涉及容量24 570 kVA，新建0.4 kV低壓線路長(zhǎng)度約62.6 km，新建及改造自動(dòng)化終端9個(gè)，光伏接入配套電網(wǎng)工程投資4 661.5萬元。

4 整縣區(qū)分布式光伏對(duì)電網(wǎng)的影響

4.1 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

（1）影響分析：當(dāng)大規(guī)模分布式光伏并網(wǎng)時(shí)，實(shí)時(shí)發(fā)電功率不斷變化可能帶來各級(jí)主配網(wǎng)設(shè)備潮流在正反向中不斷逆轉(zhuǎn)。目前380 V側(cè)并網(wǎng)光伏的發(fā)電量由現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量終端—計(jì)量系統(tǒng)—調(diào)度系統(tǒng)的傳輸路徑發(fā)送至調(diào)度系統(tǒng)，每天僅發(fā)送當(dāng)天總的發(fā)電量一個(gè)數(shù)據(jù)，未實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在未來整縣區(qū)光伏接入情況下，該問題將更普遍且監(jiān)控難度加大，可能導(dǎo)致設(shè)備、斷面不可預(yù)知的過載風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)《江門供電局配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)改造技術(shù)指導(dǎo)原則》，超過400 kW的項(xiàng)目一般情況下應(yīng)接入10 kV電壓等級(jí)?？紤]到經(jīng)濟(jì)性等問題，目前新會(huì)區(qū)也存在不少超過400 kW分布式光伏接入380 V側(cè)的情況。

（2）解決措施：完善計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的發(fā)送機(jī)制，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電量數(shù)據(jù)通過計(jì)量終端—計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)—調(diào)度系統(tǒng)按每15 min一個(gè)點(diǎn)的頻次的實(shí)時(shí)傳送。完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指引，要求分布式光伏接入方案對(duì)并網(wǎng)電壓等級(jí)開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的深入分析，明確負(fù)荷就地消納情況，校核短路電流及無功補(bǔ)償容量，明確開關(guān)選型并核實(shí)繼保保護(hù)適配性等。

4.2 對(duì)繼電保護(hù)的影響

（1）影響分析：分布式光伏并網(wǎng)改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流單向流動(dòng)的特性。故障時(shí)，并網(wǎng)的分布式光伏同大電網(wǎng)一起向故障點(diǎn)提供短路電流，會(huì)引起新會(huì)配電網(wǎng)饋線過電流保護(hù)不正確動(dòng)作、主站集中式自愈故障點(diǎn)定位錯(cuò)誤等風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)110 kV變壓器10 kV側(cè)并網(wǎng)的分布式光伏電源總發(fā)電功率大于1.04倍同一時(shí)刻該110 kV變壓器所供的負(fù)荷功率時(shí)，存在110 kV變壓器間隙保護(hù)動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)狀新會(huì)區(qū)110 kV變電站等效平均負(fù)載率低于10%的有4座（英洲、濠沖、牛灣、同慶），等效平均負(fù)載率在10%～20%的有6座（蒼山、康寧、創(chuàng)利、桂園、羅坑、元山）。經(jīng)初步評(píng)估，本區(qū)光伏布點(diǎn)較為分散且單個(gè)容量有限，近期引發(fā)上級(jí)110 kV變壓器間隙保護(hù)動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)較小。若整縣區(qū)全面推進(jìn)光伏，在輕載變電站相對(duì)普遍區(qū)域，此類風(fēng)險(xiǎn)必然增大。

（2）解決措施：依據(jù)饋線保護(hù)過電流定值、分布式光伏電源容量等參數(shù)，核算評(píng)估分布式光伏是否會(huì)造成饋線過電流保護(hù)誤動(dòng)作，若是，將配電網(wǎng)饋線過電流保護(hù)設(shè)置為帶方向且正方向?yàn)樽冸娬?0 kV母線指向線路。短期內(nèi)配電自動(dòng)化主站增加聯(lián)切分布式光伏電源并網(wǎng)斷路器功能，遠(yuǎn)期改造分布式電源并網(wǎng)線路上的三遙開關(guān)和配電自動(dòng)化終端，開關(guān)類型由負(fù)荷開關(guān)改造為斷路器，便于直接切除短路電流，終端故障判據(jù)應(yīng)可單獨(dú)上送方向信息，配電自動(dòng)化主站應(yīng)完善分布式電源并網(wǎng)線路處理邏輯，利用配電自動(dòng)化終端上送的方向情況來完成故障點(diǎn)定位、隔離和負(fù)荷恢復(fù)?？紤]到分布式光伏發(fā)電功率曲線與110 kV主變所供負(fù)荷曲線相似，且新會(huì)區(qū)光照強(qiáng)度不屬于一、二類地區(qū)，同時(shí)新會(huì)區(qū)110 kV變壓器輕載情況整體較少，因此，分布式光伏并網(wǎng)引起上級(jí)電源110 kV變壓器間隙保護(hù)動(dòng)作可能性較小，當(dāng)前以監(jiān)測(cè)變電站饋線負(fù)荷功率與所供區(qū)域內(nèi)分布式光伏電源發(fā)電功率為主。

4.3 對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)架的影響

（1）影響分析：新會(huì)區(qū)已建成并運(yùn)行的分布式光伏容量約63.6 MWp，電力在所屬供電臺(tái)區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)100%就近消納。新會(huì)區(qū)作為整縣區(qū)屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)地區(qū)，預(yù)計(jì)至2025年新建光伏365.8 MWp，累計(jì)光伏總裝機(jī)容量約429.4 MW，遠(yuǎn)低于新會(huì)區(qū)電網(wǎng)供電最高負(fù)荷1 292 MW，因此正常運(yùn)行方式下，區(qū)內(nèi)光伏所發(fā)電量可以在負(fù)荷側(cè)實(shí)現(xiàn)全額消納，不會(huì)對(duì)網(wǎng)架產(chǎn)生影響。

（2）解決措施：新會(huì)整區(qū)屋頂分布式光伏項(xiàng)目中，單個(gè)容量達(dá)到6 MW及以上的共16個(gè)，其余均為6 MW以下。結(jié)合廣東電網(wǎng)公司光伏接入準(zhǔn)則及單回線路載流量要求，對(duì)超過10 MW的項(xiàng)目以2～4個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)在不同饋線并網(wǎng)，6～10 MW的項(xiàng)目以1～2個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)并網(wǎng)，6 MW以下項(xiàng)目以1個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)并網(wǎng)，可保障在現(xiàn)狀網(wǎng)架基礎(chǔ)上，當(dāng)個(gè)別光伏項(xiàng)目因?yàn)橥９?、停產(chǎn)出現(xiàn)光伏所發(fā)電量全額倒送時(shí)配網(wǎng)線路也能滿足載流量要求。

4.4 對(duì)電能質(zhì)量的影響

（1）影響分析：光伏逆變器易造成諧波污染，影響附近廠區(qū)敏感負(fù)荷的優(yōu)質(zhì)用電，影響電網(wǎng)與電站安全可靠運(yùn)行，降低系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性，高次諧波會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過熱、絕緣破壞、逆變器脫網(wǎng)、運(yùn)行故障等問題?？紤]到項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，為縮短投資回報(bào)年限，大容量分布式光伏接入380 V側(cè)電網(wǎng)，居民用電負(fù)荷特性與光伏出力特性不匹配，可能出現(xiàn)午間光伏大發(fā)、無法就地消納，向電網(wǎng)大規(guī)模倒送電力，晚間居民用電高峰期光伏不出力的情況，導(dǎo)致光伏大發(fā)時(shí)電壓越上限，光伏欠發(fā)或停發(fā)時(shí)電壓越下限的問題。分布式光伏多接入用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)，難以監(jiān)管，可能存在用戶私自更改逆變器過電壓保護(hù)動(dòng)作定值，導(dǎo)致電壓越限嚴(yán)重，分布式光伏仍不脫網(wǎng)運(yùn)行的情況。

（2）解決措施：對(duì)新建項(xiàng)目開展電能質(zhì)量測(cè)試，檢驗(yàn)并網(wǎng)的電能質(zhì)量；定期導(dǎo)出、分析電站側(cè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)存在諧波污染的加裝必要的治理裝置。建議光伏業(yè)主在用戶側(cè)并網(wǎng)點(diǎn)配置分布式光伏安全擴(kuò)容裝置，消除大容量低壓并網(wǎng)光伏項(xiàng)目運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)；配置分布式電源無功補(bǔ)償控制器，解決光伏低壓并網(wǎng)時(shí)電力潮流倒送工況下的無功補(bǔ)償控制失靈問題。明確、細(xì)化施工單位選用設(shè)備的技術(shù)要求，包括對(duì)無功補(bǔ)償、諧波、故障隔離響應(yīng)的要求等，比如：一次調(diào)頻響應(yīng)方面，應(yīng)要求響應(yīng)滯后時(shí)間≤3 s，響應(yīng)時(shí)間t≤5 s，調(diào)節(jié)時(shí)間≤15 s；無功電壓響應(yīng)方面，應(yīng)要求光伏動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間≤30 ms，SVC系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間≤30 ms。

5 開發(fā)過程存在的問題

政府尚未落實(shí)整縣區(qū)屋頂分布式光伏開發(fā)方案，屋頂開發(fā)位置及其可用面積、裝機(jī)容量未確定，尤其是工業(yè)廠房類光伏的開發(fā)，未與各工業(yè)區(qū)業(yè)主對(duì)接，未進(jìn)行工業(yè)廠房屋頂活荷載評(píng)估。新會(huì)區(qū)工業(yè)廠房普遍為輕鋼結(jié)構(gòu)建筑，采用彩鋼瓦廠房鋼架及檁條結(jié)構(gòu)。依照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017）要求，樓頂須滿足以下條件：

（1）恒載：鋪設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)后恒載額外增加15 kg/m（即0.15 kN/m）。

（2）活載：輕鋼結(jié)構(gòu)建筑，屋頂活荷載不低于50 kg/m。

整縣區(qū)屋頂分布式光伏開發(fā)需政府配合進(jìn)行方案細(xì)化，委托設(shè)計(jì)、施工單位開展積極消納、延伸配套工作。

6 結(jié)語

整縣區(qū)屋頂分布式光伏大規(guī)模接入會(huì)引起中低壓配電網(wǎng)運(yùn)行電壓不穩(wěn)定、線損高、功率因數(shù)低、諧波污染和調(diào)度控制難等問題，建議配套利用配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)、智能斷路器、智能電能表實(shí)現(xiàn)涉及中低壓線路、臺(tái)區(qū)的電壓、電流實(shí)時(shí)感知，由電網(wǎng)企業(yè)利用快速集群化功率監(jiān)測(cè)控制手段，群控群調(diào)光伏逆變器有功、無功功率，提高中低壓主干線路的電能質(zhì)量，統(tǒng)籌大范圍分布式光伏接入電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行。