分布式光伏電源接入電網(wǎng)安全管理實踐與研究

馬毅

【摘 ?要】光伏電源近年來在我國得到了廣泛應(yīng)用，分布式光伏電源再接入低壓配電網(wǎng)后，需要對電網(wǎng)的安全進(jìn)行嚴(yán)格管理。本文以分布式光伏電源并網(wǎng)的原理為基礎(chǔ)，對于分布式光伏電源進(jìn)入電網(wǎng)后的電網(wǎng)安全運行，維修檢測等影響進(jìn)行研究。并且提出了對于分布式光伏電源進(jìn)入低壓配電網(wǎng)安全管理的措施，通過這些措施，可以在推廣分布式光伏電源使用的同時，有效促進(jìn)電網(wǎng)的安全管理。

【關(guān)鍵詞】分布式光伏電源;低壓;安全管理;配電網(wǎng)

前言

近年來，我國分布式光伏電源產(chǎn)業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也隨之快速發(fā)展。目前我國大量分布式光伏電源并網(wǎng)，通過這種方式，使傳統(tǒng)的輻射式的單端網(wǎng)絡(luò)成為多端網(wǎng)絡(luò)。通過連接用戶與電源終端，電力不再是單向的從變電站母線流向個符合，因此在計劃停電檢修區(qū)域會存在孤島現(xiàn)象。而由于分布式光伏電源的運行，會造成反送電，對于配電網(wǎng)的安全管理帶來了難度。并且，分布式光伏電源在接入低壓配電網(wǎng)時，對于配電網(wǎng)的電流質(zhì)量，設(shè)備保護(hù)，以及系統(tǒng)穩(wěn)定等都會產(chǎn)生很大影響。

一、分布式光伏電源的原理

分布式光伏電源并網(wǎng)包括直流源，直流配電單元，并網(wǎng)逆變器，交流配電單元等設(shè)備。由于太陽照射會產(chǎn)生太陽輻射，在太陽輻射的照射下，光伏發(fā)電電池自動將這種能量轉(zhuǎn)化成電能輸出通過直流匯流機(jī)箱送入配電柜，最后通過并網(wǎng)逆變器，將電力通過電網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。在分布式光伏電源的系統(tǒng)中，逆變器是光伏大點的主要元件，其作用是調(diào)整電源，將直流電變換成交流電[1]。在實際的運用時，逆變器還可以最大程度的保障系統(tǒng)正常運行，發(fā)揮電池性能。具有防止自動運行和停機(jī)功能等優(yōu)勢，同時還可以最大功率跟蹤控制功能。

二、分布式光伏電源并網(wǎng)安全風(fēng)險分析

（一）對于配電網(wǎng)運維檢修的影響

在分布式光伏電源并網(wǎng)后，可能會由于部分區(qū)域檢修，造成反送電現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的發(fā)生會嚴(yán)重危害到維修人員的安全，并且給檢修帶來極大的影響。經(jīng)過實際調(diào)查得知，理論上來講，逆變器在接入電源系統(tǒng)后，會由于電源與符合不匹配，在公共電網(wǎng)斷電后，逆變器會防止孤島運行。但是在實際運行時，用戶并網(wǎng)逆變器由于根據(jù)實際情況不同，部分逆變器并不能成為反送電的唯一設(shè)備。一方面來講，可能會成為孤島運行的監(jiān)測盲區(qū)，例如當(dāng)用戶符合主要由分布式光伏電源供給，或者調(diào)解符合的功能設(shè)置過強，導(dǎo)致孤島前后的電壓變化過小，達(dá)不到保護(hù)定值，無法進(jìn)入孤島運行的保護(hù)模式。另一方面，分布式光伏電源并網(wǎng)逆變器由于屬于用戶個人財產(chǎn)，用戶根據(jù)自身實際情況選擇不同的逆變器，由于用戶對電學(xué)知識不夠了解，可能會購買到質(zhì)量不合格的假冒偽劣產(chǎn)品。導(dǎo)致逆變器對于孤島運行不起到任何作用，帶來一定影響[2]。

（二）對于電網(wǎng)控制和安全運行的影響

由于分布式光伏電源對于太陽的日照程度有較高要求，而太陽的日照程度不能被人為控制，并且功率波動等需要系統(tǒng)備用，因此使配電網(wǎng)的電壓調(diào)節(jié)和保護(hù)配合更加復(fù)雜。由于分布式光伏電源具有隨機(jī)性和波動性，受到不可抗力因素影響。如日照強度，日照時間等，因此可能會使配電設(shè)備的使用率有一定浮動。由于部分地區(qū)根據(jù)建設(shè)成本，對于小型分布式光伏電源沒有配置儲能裝置，使其不能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的電能供應(yīng)，經(jīng)常會由于日照不足影響電源的正常運行。因此配電網(wǎng)需要為其提供足夠的備用容量，分布式電源接入的配電變壓器和上級線路的負(fù)載率將受到影響，配電設(shè)備的利用率將會有所下降。由于采用低壓分散方式并網(wǎng)的分布式光伏電源，容量較小，機(jī)組短路電流也較小，并接入配電變壓器低壓側(cè)。因此配電網(wǎng)自動重合可能會產(chǎn)生一定威脅，例如非同期重合，故障點電弧重燃等[3]。

（三）對網(wǎng)損的影響

為了盡量考慮多種情況，本文仍選取幾個具有代表性的節(jié)點進(jìn)行試驗，選取 1 個首端節(jié)點，1個中部普通節(jié)點，1 個大負(fù)荷節(jié)點，1 個末端節(jié)點，作為此次的測試節(jié)點。通過潮流計算可以得到配電網(wǎng)的總負(fù)荷為 P= 0.4140399 MW，Q =0.01463 MW。光伏滲透率分別取 60%，80%，100%，120%，140%，可得到不同的光伏接入容量。根據(jù)不同節(jié)點時不同光伏滲透率條件下的潮流計算，便可得到相應(yīng)情況下的網(wǎng)損。

對配電網(wǎng)調(diào)度管理的影響

現(xiàn)有的分布式光伏電源自動化程度不高，參與電壓、頻率調(diào)節(jié)的能力不足。而且分布式光伏的顯著特點之一就是不可調(diào)度，要想實現(xiàn)其調(diào)度功能，通常需要加入一定的儲能設(shè)備，以實現(xiàn)其可控性。此外，分布式光伏電源的投資主體多，水平參差不齊，并網(wǎng)方式相差很大，會給配電網(wǎng)的運行調(diào)度和監(jiān)管帶來很大的難題。

三、分布式光伏電源并網(wǎng)安全管理措施

（一）出臺標(biāo)準(zhǔn)制度

我國目前對于光伏發(fā)電建設(shè)的安全管理并沒有完善的制度規(guī)范，在我國光伏電源建設(shè)行業(yè)快速發(fā)展的同時，應(yīng)該對于安全管理建設(shè)出系統(tǒng)化的標(biāo)準(zhǔn)體系。當(dāng)前我國國家電網(wǎng)公司積極推進(jìn)分布式光伏電源的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步，并且參加了國標(biāo)，行標(biāo)的編寫與修訂工作。即使如此，我國目前分布式光伏電源的安全管理制度仍不夠完善，需要出臺更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。

（二）嚴(yán)格把關(guān)并網(wǎng)設(shè)備

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，目前我國在光伏電源并網(wǎng)模式下的安全管理制度應(yīng)有所提高，首先應(yīng)該嚴(yán)格把關(guān)并網(wǎng)設(shè)備。對于并網(wǎng)逆變器進(jìn)行嚴(yán)格的測試把關(guān)，保證逆變器的生產(chǎn)必須由具有相關(guān)資質(zhì)的大型企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，同時要規(guī)范并網(wǎng)接口功能，防止“反送電”情況的發(fā)生。同時也要進(jìn)行對于反“孤島”運行的安全防護(hù)，對其進(jìn)行高度重視。由于反送電對于光伏電源接入配電網(wǎng)的施工會造成極大危險，因此要確保逆變器對于“孤島”的檢測功能足夠完善，實驗合格，滿足技術(shù)要求[4]。今后要進(jìn)步一考慮提升低壓并網(wǎng)點開端設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，保證設(shè)備的安全與正常運行。

（三）對施工安全進(jìn)行把關(guān)

在進(jìn)行施工與維修時要注意施工人員的人身安全。在維修時要保證維修前進(jìn)行斷電，并進(jìn)行驗電，保證作業(yè)地點電源斷開狀態(tài)，方可正常進(jìn)行工作。同時在進(jìn)行作業(yè)時，要保障做好安全防護(hù)措施。并且要對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行處理，例如停電，驗電，接地等技術(shù)措施，確保隔離。

結(jié)論

本文首先分析了分布式光伏電源的原理，其次分析關(guān)服電源接入低壓配電網(wǎng)的安全風(fēng)險，其次提出了相應(yīng)的安全管理措施。通過制定完善的制度，嚴(yán)格把關(guān)并網(wǎng)設(shè)備，嚴(yán)格把關(guān)施工安全這幾方面，提升安全管理水平。通過這些建議，希望對今后的分布式光伏電源并網(wǎng)以及維修安全起到積極作用，促進(jìn)我國分布式光伏電源的發(fā)展與推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉生琳，肖建軍.分布式光伏電源接入低壓配電網(wǎng)安全管理措施的探討[J].中國電業(yè)，2017，12（9）：70-71.

[2]陸偉宏，葛乃成，聶宇本，等.分布式光伏電源接入電網(wǎng)安全管理實踐與研究[J].南方能源建設(shè)，2016，13（b12）：186-189.

[3]程孟增，張明理，梁毅，等.電壓約束條件下分布式光伏接入低壓配電網(wǎng)特性研究[J].電氣應(yīng)用，2018，15（1）：28-35.

[4]鐘成元，陳祥平，方勤，等.分布式光伏電源接入對中壓配網(wǎng)運維檢修安全生產(chǎn)作業(yè)的影響探討[J].電力與能源，2017，16（5）：648-652.

（作者單位：國網(wǎng)太原供電公司）