城市建筑分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)分析及工程監(jiān)理

趙肖瑞

【摘 要】本文主要介紹分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)方式及并網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)的影響，提出項(xiàng)目建設(shè)需關(guān)注的問(wèn)題。城市建筑分布式光伏項(xiàng)目要求監(jiān)理工程師具備建筑及電氣技能，熟悉相關(guān)的施工驗(yàn)收規(guī)范，確保項(xiàng)目結(jié)束后正常投入使用。

【關(guān)鍵詞】分布式光伏；電氣監(jiān)理；并網(wǎng)

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)能源需求持續(xù)增長(zhǎng)，目前我國(guó)的電力供應(yīng)仍然以消耗不可再生能源為主，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，城市建筑分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目數(shù)量日益增長(zhǎng)。分布式光伏發(fā)電是指在用戶所在場(chǎng)地或附近建設(shè)運(yùn)行，以用戶側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。本文主要分析35kV以下光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)方式及影響，以及實(shí)施電氣監(jiān)理的注意事項(xiàng)。

1 城市建筑分布式光伏發(fā)電現(xiàn)狀

與建筑物結(jié)合的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是當(dāng)前分布式光伏發(fā)電應(yīng)用最廣泛的形式，可建立在在各類(lèi)建筑物和公共設(shè)施，為附近企業(yè)或居民提供電能。城市建筑中，工業(yè)廠房用電量大，屋頂開(kāi)闊平整，光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)可節(jié)省電費(fèi)，降低成本；商業(yè)建筑用電負(fù)荷特性一般白天較高、夜間較低，能夠良好匹配光伏發(fā)電特性；市政等公共建筑管理規(guī)范統(tǒng)一，安裝積極性高，適合分布式光伏發(fā)電集中連片建設(shè)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣、控制器、蓄電池組、逆變器等組成，其中最核心部分是把光能轉(zhuǎn)化為電能的光伏方陣。光伏方陣與建筑物結(jié)合有屋頂安裝和側(cè)立面安裝兩種形式，其中，屋頂安裝簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用較廣泛，側(cè)立面安裝一般以光伏幕墻形式應(yīng)用于高層建筑。

2 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)方式

在南方電網(wǎng)地區(qū)，10kV分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目、380V及以下光伏發(fā)電項(xiàng)目分別由地市局、縣（區(qū)）供電局負(fù)責(zé)并網(wǎng)接入及并網(wǎng)服務(wù)管理。城市建筑中分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目容量一般在數(shù)百千瓦以?xún)?nèi)，輸出功率相對(duì)較小，實(shí)行“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)、就近消納、電網(wǎng)調(diào)節(jié)”的運(yùn)營(yíng)方式。

2.1 10kV并網(wǎng)接入方式

2.1.1 全額上網(wǎng)

單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)參考容量1MW-6MW可通過(guò)變電站10kV出線間隔與公共電網(wǎng)10kV母線連接，參考容量300kW-6MW可通過(guò)開(kāi)關(guān)站、配電室、箱變的出線間隔與10kV母線相連。這種方式主要經(jīng)過(guò)10kV電纜直接與公共電網(wǎng)的10kV母線相連接，需在變電站或開(kāi)關(guān)站有10kV備用間隔的情況下才能并網(wǎng)。但在主城區(qū)或工業(yè)密集區(qū)域間隔資源十分緊張，停電非常困難，改造增加間隔所需時(shí)間較長(zhǎng)，投資較大，因此只適用于容量較大的光伏發(fā)電項(xiàng)目[1]。

2.1.2 自發(fā)自用余量上網(wǎng)

光伏發(fā)電站接入用戶端10kV母線，通過(guò)內(nèi)部負(fù)荷消耗一部分發(fā)電量，余量經(jīng)10kV專(zhuān)線并入公共電網(wǎng)10kV母線，適用于單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)參考容量300kW-6MW。

2.2 380/220V并網(wǎng)接入方式

單個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)參考容量不大于100kW采取三相380V接入電網(wǎng)低壓分支配電箱或架空線，容量在8kW以下可采取單相220V接入。參考容量在20kW-300kW的可接入總配電箱380V低壓母線。這兩種方法都需要敷設(shè)電纜或線路，涉及道路施工，比較復(fù)雜。另外一種投資較少的是直接接入用戶內(nèi)部線路，由于不經(jīng)過(guò)變壓器，經(jīng)內(nèi)部線路可以與公共電網(wǎng)380V母線相連。380V及以下同樣也分為全額上網(wǎng)和余電上網(wǎng)，與10kV不同的是，由于多數(shù)是居民或工廠屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，發(fā)電量較少，在380V母線可被其他用戶消納。

3 并網(wǎng)后對(duì)系統(tǒng)電壓、保護(hù)配置的影響

3.1 分布式光伏發(fā)電接入對(duì)系統(tǒng)電壓的影響

城市建筑中分布式光伏發(fā)電設(shè)備相當(dāng)于多個(gè)小電源，接入配網(wǎng)后改變了配網(wǎng)原有的輻射形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并網(wǎng)的位置和出力大小不一會(huì)對(duì)配網(wǎng)電壓產(chǎn)生不同影響，有可能使節(jié)點(diǎn)電壓偏差超過(guò)5%，使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。分布式電源接入線路末端比接入始端對(duì)電壓的抬升更為明顯，多個(gè)電源接入對(duì)線路電壓的總影響應(yīng)在限值內(nèi)，以此來(lái)限制分布式光伏發(fā)電的最大容量。

3.2 分布式光伏發(fā)電接入對(duì)保護(hù)的影響

由于城市建筑中的分布式光伏電源出力不穩(wěn)定，數(shù)量多且分散，可能會(huì)改變潮流方向，使故障電流增大，而且光伏發(fā)電所需的逆變器會(huì)增加系統(tǒng)接地點(diǎn)數(shù)量，使零序電流的路徑隨之變更，保護(hù)整定及配合更為復(fù)雜[2]。當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，必須配置過(guò)流保護(hù)及時(shí)斷開(kāi)光伏電源使之與故障隔離，否則跟故障點(diǎn)形成回路，持續(xù)提供故障電流，系統(tǒng)無(wú)法正確判斷故障點(diǎn)位置，對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備造成危害。

線路需停電檢修時(shí)，為防止斷開(kāi)母線側(cè)開(kāi)關(guān)后線路仍然帶電，分布式光伏接入裝置應(yīng)配備失壓跳閘功能，開(kāi)斷設(shè)備應(yīng)有明顯開(kāi)斷點(diǎn)及接地功能。

4 分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目監(jiān)理注意事項(xiàng)

4.1 建筑光伏的電氣設(shè)計(jì)審查

設(shè)計(jì)圖紙是施工單位、監(jiān)理單位與建設(shè)單位簽訂合同與項(xiàng)目開(kāi)展的重要依據(jù)，監(jiān)理單位應(yīng)仔細(xì)審查設(shè)計(jì)圖紙，提出評(píng)估報(bào)告，審查是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)理工程師應(yīng)熟悉項(xiàng)目的電氣設(shè)計(jì)方案，清楚管線、電纜敷設(shè)走向，線徑大小是否滿足安全使用的需求。光伏發(fā)電建筑電氣與一般的建筑電氣設(shè)計(jì)上有較大的區(qū)別，涉及對(duì)配電網(wǎng)的反供電，電流較大，需要有匹配的開(kāi)斷和保護(hù)裝置。此外，供電企業(yè)要求并網(wǎng)的分布式發(fā)電項(xiàng)目必須接入電力調(diào)度系統(tǒng)，以便及時(shí)監(jiān)視發(fā)電狀態(tài)，調(diào)整運(yùn)行方式，因此設(shè)計(jì)上需包括用戶側(cè)的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集并傳送用戶端數(shù)據(jù)，與電網(wǎng)企業(yè)互換信息。

4.2 與建筑結(jié)合的安裝方式

監(jiān)理在施工階段應(yīng)重點(diǎn)檢查施工方材料、設(shè)備是否符合光伏發(fā)電的要求，電纜、導(dǎo)線截面不得小于最大短路電流計(jì)算截面積，逆變器、散熱設(shè)備必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，蓄電池組容量要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于分布式光伏發(fā)電建筑對(duì)光伏方陣安裝位置要求較高，光伏板的朝向、傾斜度直接影響發(fā)電水平，因此，監(jiān)理方應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)角度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)做好測(cè)量驗(yàn)收。

隨著我國(guó)對(duì)新能源的推廣與支持，光伏發(fā)電是電能轉(zhuǎn)換的綠色途徑，前景甚廣，小型的分布式發(fā)電項(xiàng)目也逐漸增多，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)逐漸規(guī)范。

【參考文獻(xiàn)】

[1]謝知寒.杭州地區(qū)分布式光伏電源接入方式及其保護(hù)與控制研究[D].華北電力大學(xué).2013.

[2]陳成.光伏并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響分析[D].華北電力大學(xué)（北京）.2011.endprint