朱少芬

（國網(wǎng)福建省電力有限公司三明供電公司,福建 三明 365000）

多年來，為改善我國的能源消費結構，國家和地方政府陸續(xù)出臺了一系列政策，在此大背景下，我國新能源技術取得了突出成效。太陽能作為清潔能源，一大利用方式為光伏發(fā)電，在當前相關理論與技術的支持下，分布式光伏電源接入電網(wǎng)的情況較為常見，這一并網(wǎng)方式下配電網(wǎng)結構發(fā)生了顯著變化，在供配電過程中的風險較大。行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢下，分布式光伏電源接入電源方面應增大在安全管理中的投入，轉變安全管理理念、方法與技術，構建科學的工作機制。

1 分布式光伏電源接入電網(wǎng)的限制性條件

1.1 受變電站與電路限制

在電網(wǎng)中允許分布式光伏電源接入，實際上是為了提高電網(wǎng)的供配電能力，為生產(chǎn)生活提供優(yōu)質的電能資源。但依據(jù)這一接入方式及過程，在運行過程中變電站對其接入效果、運行穩(wěn)定的干擾較大，主要表現(xiàn)為剩余間隔、負荷水平最大值。當然，電路也會造成一定的限制，當接入的光伏電源被電路所限制時，在電網(wǎng)中電路模型、無功補償、電路總長及其負載等起到了關鍵作用。

1.2 變電站負荷最大值

當在原有的電網(wǎng)中加入了分布式光伏電源后，由于電網(wǎng)結構有顯著變化，在電能傳輸過程中不得繼續(xù)采用主變壓器。在接入過程中變電站負荷最大值為需要重點關注的參數(shù)，因為只有確定了此參數(shù)，才能準確判定能否吸收發(fā)電容量。

1.3 剩余變電站間隔

實際的工作中一旦分布式光伏容量值較大，超出了正常限制，此時其在與變電站連接過程中需采用特有的連接方式，否則，如選用的連接方式不符合要求，將影響接入效果。當在電網(wǎng)中利用分布式光伏電源供應電能，變電站剩余間隔數(shù)量對專線接入有明顯限制。

2 分布式光伏電源原理

當前經(jīng)濟社會發(fā)展的過程中，分布式光伏電源技術的應用相對較多，其中涉及很多部分，主要為直流源（光伏電池組件、方陣支架）、直流配電單元（直流匯流箱、直流配電柜）、并網(wǎng)逆變器、交流配電單元等部分，每部分都有其作用，在相互關聯(lián)下可順利發(fā)電并實現(xiàn)電力供應、并網(wǎng)。分布式光伏電源的運行過程為：太陽輻射作用下由太陽能電池組件陣列接收太陽能并將其轉化為電能，輸出到直流匯流箱再經(jīng)過直流配電柜，由并網(wǎng)逆變器進行逆變處理，逆變成的交流電一部分用于當下所需，另一部分接入電網(wǎng)。

3 分布式光伏電源接入電網(wǎng)的安全風險

3.1 對配電網(wǎng)運維檢修的影響

3.1.1 增加了“反送電”安全風險

將分布式光伏電源接入電網(wǎng)后，電網(wǎng)運行模式較之原先有顯著調整，停電檢修區(qū)域出現(xiàn)“孤島”現(xiàn)象的幾率較高，此區(qū)域可能存在多個“孤島”電源點，如未及時處理相應問題，勢必伴隨著“反送電”現(xiàn)象，帶來更大的安全風險。上述現(xiàn)象可能是逆變器類分布式電源在接入電網(wǎng)時，未提前分析負荷情況，接入電源與系統(tǒng)負荷匹配性不足，負荷過度依賴公共電網(wǎng)電源，一旦公共電網(wǎng)供電異?；蛘叱霈F(xiàn)其他問題，分布式光伏電源接入電網(wǎng)的運行效果不佳。另外，用戶并網(wǎng)逆變器的質量缺陷也是誘發(fā)“反送電”現(xiàn)象的一大主因，正是因為并網(wǎng)逆變器的這一特點，在預防“反送電”問題時，應尤其關注此設備。分布式光伏電源接入電網(wǎng)下的“反送電”風險主要表現(xiàn)在以下方面：（1）“孤島”運行檢測失效，結果不準，比如，用戶負荷主要由分布式電源提供，或者有極其強大的負荷調節(jié)功能，當公共電網(wǎng)供電中斷、“孤島”形成前后分布式電源接入電網(wǎng)時的電壓或變化異常小時，難以達到保護整定值規(guī)定、孤島檢測失效，而此時的“孤島”條件更有利于“反送電”。（2）分布式電源并網(wǎng)逆變器從本質上來看為用戶所有，在實際的工作中，用戶一般能根據(jù)需求來選擇特定型號的逆變器，因為用戶的自主選擇特性，公共電網(wǎng)檢修與維護單位并不能全面把握設備質量，經(jīng)常因選擇劣質設備而引發(fā)“反送電”。

3.1.2 降低了停電檢修維護效率

依據(jù)當下分布式光伏電源接入電網(wǎng)的情況，其接入主要為T 接并入方式，這一連接條件下一旦系統(tǒng)在后續(xù)的運行過程中出現(xiàn)了故障，有關人員需耗費更長的時間內分析故障類型，并實現(xiàn)故障的精確定位，掌握故障原因，整個過程中的工作難度大、效率低，故障范圍逐步擴大，將造成更大的風險及損失。

3.2 對電網(wǎng)控制和安全運行的影響

電網(wǎng)運行過程中受諸多因素影響，將分布式光伏電源接入電網(wǎng)后，考慮到光伏電源的不確定性，在電網(wǎng)運行中可能受到這一方面不確定因素的干擾，導致電網(wǎng)功率波動異常，風險頻發(fā)。

3.2.1 對短路電流水平影響

在大力推廣新能源的社會環(huán)境下，很多專家學者都在新能源利用方面展開了大量的理論探索與實踐分析。針對分布式光伏電源接入電網(wǎng)的形式，從理論角度來看，機端短路情況下逆變器類并網(wǎng)的分布式電源，其提供的短路電流雖高于額定電流值，但其高出值較小，僅能達到額定電流的1.1 ～1.5 倍，但旋轉電機類并網(wǎng)的分布式電源，提供的短路電流異常大，基本為額定電流值的6 ～10 倍。為此，如在實際的工作中采用的是低壓分散并網(wǎng)的分布式電源，其機組容量相對較小，且光伏發(fā)電占比高，機組短路電流偏低，雖對低壓配電網(wǎng)短路電流水平存在一定的影響，但其影響水平微乎其微；如為容量較大的燃氣輪機、柴油機等旋轉電機類的分布式電源接入電網(wǎng)，電網(wǎng)短路電流水平相對較大。目前，我國的大部分城市都建立了相對完善的電網(wǎng)，雖相關技術逐步發(fā)展，但配電網(wǎng)短路電流水平逐年增大，這一現(xiàn)象在經(jīng)濟發(fā)達、電力負荷較高的東部城市表現(xiàn)更為明顯，如未注意這一問題，電網(wǎng)繼續(xù)運行將出現(xiàn)安全事故。

3.2.2 對配電設備利用率的影響

隨機性、波動性為分布式電源的典型特點，相比較來說，光伏、風電、徑流式小水電等可再生能源分布式電源無法保持電源的持續(xù)供應，在供應電能時，常常出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，這主要是因為這些供電方式下存在諸多不確定性因素。從建設的經(jīng)濟性方面來分析，對于小型分布式電源而言，一般未設置儲能裝置，很難具備持續(xù)、穩(wěn)定供電條件；但分布式電源供電的用戶對供電要求相對較高。因此，分布式光伏電源接入電網(wǎng)的過程中，對配電設備利用率的影響較大，配電網(wǎng)必須有充足的備用容量，顯然，很多情況下，配電網(wǎng)的備用容量達不到要求，在供電過程中經(jīng)常遇到一些突發(fā)性問題，導致配電設備利用率偏低，增大設備運行風險。

3.2.3 對配電網(wǎng)繼電保護的影響

一些分布式電源為低壓分散并網(wǎng)方式，此方式下的容量小，且光伏發(fā)電占比高，此時，機組短路電流維持在較低水平，該電流接入配電變壓器低壓側，一旦分布式電源發(fā)電電量在本臺區(qū)消納，整個過程中對中壓配電網(wǎng)的干擾微乎其微；一旦通過變壓器向上一電壓等級送電，中壓配電網(wǎng)保護異常，伴隨著一定的風險。比如，對電流保護方面，保護靈敏度顯著降低，動作緩慢且存在動作錯誤等情況；對于采用專線接入的分布式電源，此接入方式下配電網(wǎng)潮流方向未變化，對配電網(wǎng)電流保護雖有影響，但其影響程度異常小。另外，對配電網(wǎng)自動重合造成的非同期重合、故障點電弧重燃等問題突出。

3.2.4 對配電網(wǎng)自動化的影響

在采用了分布式光伏電源接入電網(wǎng)的方式后，配電網(wǎng)中因為添加了很多新設備，再加上新舊電網(wǎng)的結構形式、線路布局等各有不同，在配電網(wǎng)運行監(jiān)控過程中的復雜性大大提高，如未獲取更完整和全面的信息，誤調度現(xiàn)象難以避免。另外，一些情況下，配電網(wǎng)運行調度需接入分布式電源實時發(fā)電信息，此項工作雖能為控制管理提供便捷，但信息安全問題突出，如未合理進行安全防護，可能存在信息泄露問題。

3.2.5 對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響

如太陽能光照不穩(wěn)定，分布式光伏電源接入電網(wǎng)時發(fā)電量、效率將存在一定的變化，系統(tǒng)的調控難度明顯增大，在光伏電源容量較大的過程中，系統(tǒng)的備用部分存在穩(wěn)定性不足問題，整個系統(tǒng)無法保持最佳的運行狀態(tài)。

4 分布式光伏電源接入電網(wǎng)的安全管理措施

4.1 改造配電網(wǎng)的目標及實現(xiàn)方法

面對分布式光伏電源接入電網(wǎng)所面臨的安全風險，為實現(xiàn)安全管理的目標，相關人員在具體的工作中必須改變配電網(wǎng)的目標及實現(xiàn)方法，主要需注意以下方面：（1）如電網(wǎng)保持在相對穩(wěn)定的工作狀態(tài)下，有關人員需結合實際情況，合理利用分布式光伏的能力，將其接入電網(wǎng)，保持電網(wǎng)安全。（2）如電力用戶對供電質量有嚴苛規(guī)定，電站在利用光伏式發(fā)電技術時，需合理配備濾波裝置，將此裝置規(guī)范安裝于指定區(qū)域，否則，如未配備該裝置，或者存在安裝問題，極易引發(fā)安全問題。如接入變電站時采用的是專線方式，有關人員在前期的工作中應分析用戶點諧波水平，以滿足用戶需求作為前提配備設備、組織安裝作業(yè)。（3）如用戶對供電有嚴格的質量與安全要求，相關人員需結合實際情況完成容量預留，確保預留容量的充足性，以減小光伏發(fā)電的波動現(xiàn)象。

4.2 嚴把并網(wǎng)設備安全關

4.2.1 并網(wǎng)逆變器安全合格關

分布式光伏電源接入電網(wǎng)時，并網(wǎng)設備必不可少。當前市場上的并網(wǎng)設備種類較多，每種設備都有其功能及性能特點，且這些設備都有各自的適用條件及應用效果。分布式電源系統(tǒng)中并非全部的并網(wǎng)設備都適用，有關人員需在前期的工作中做好比選。以并網(wǎng)逆變器為例，該設備的應用范圍較廣，為在電網(wǎng)中發(fā)揮此設備的優(yōu)勢，有關人員必須根據(jù)光伏并網(wǎng)要求中的并網(wǎng)逆變器配置需求，進入市場展開實地調研，了解市場可用的并網(wǎng)逆變器，對比這些逆變器的價格、安全、技術參數(shù)等，擇優(yōu)采用。

4.2.2 并網(wǎng)點開斷設備安全隔離關

并網(wǎng)點開關設備在分布式光伏電網(wǎng)接入電網(wǎng)期間，也有其他設備無法比擬的作用。針對高壓接入的分布式電源，有關人員在具體的工作中必須從專業(yè)性角度檢查并網(wǎng)點開斷設備的性能及安裝效果，在電網(wǎng)側則需結合行業(yè)規(guī)定完成接地處理。對于低壓接入的分布式電源，有關人員需仔細檢查并網(wǎng)點開斷設備是否有開斷指示、低壓保護功能，在無指示且低壓保護功能達不到標準的情況下，需更換新設備。

4.2.3 處理孤島效應

一旦在分布式光伏電源接入電網(wǎng)過程中存在孤島效應，對整個系統(tǒng)的安全工作將極為不利。針對這一方面的安全風險，相關人員必須加強技術檢測，細化工作流程及方法。孤島效應的發(fā)生并無明顯的規(guī)律性，為此，技術與管理人員之間需加強合作，共同建立分布式監(jiān)控約束機制，以在該機制下保障各項工作的規(guī)范性。在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)、低壓電網(wǎng)并網(wǎng)點設置專業(yè)化設備，利用這些設備實時采集電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，并進行預警。一旦電網(wǎng)運行過程中發(fā)生了異常情況，應立即中斷供電過程，由專有設備將采集的信息上傳到管理端，切斷分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電，由后臺人員進行故障分析及判定。當然，在此過程中剩余電量可儲存于大容量蓄電池中，一旦蓄電池飽和，發(fā)電過程終止，設備可及時了解分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行狀態(tài)及相關變化，在個別參數(shù)超出限值的情況下啟動預警，最大化預防孤島效應的負面影響。

4.3 嚴把作業(yè)安全措施關

4.3.1 把好停電驗電狀態(tài)核對關

正式開展相應的工作前，應由專人進入現(xiàn)場檢查，分析附近是否有分布式電源、是否按照行業(yè)規(guī)定進行了停電工作，并分析作業(yè)地點是否有電，弄清這些問題后，及時制定安全工作方案。

4.3.2 把好檢修現(xiàn)場安全措施關

由分布式電源供電的專業(yè)設備，無論在檢修工作、安全管理還是倒閘操作過程中，都應以帶電設備來安排。任何情況下，為提高分布式光伏電源接入電網(wǎng)的安全性，企業(yè)都需要安排專人做好檢修現(xiàn)場的安全工作，依據(jù)行業(yè)規(guī)定停電、驗電和接地。

5 結語

分布式光伏電源接入電網(wǎng)的過程中，安全問題較為嚴重，針對這些問題，相關人員必須分析安全問題的原因，制定行之有效的工作策略，并不斷創(chuàng)新技術形式與路徑，以提高配電網(wǎng)運行的可靠性與安全性。