典型分布式光伏發(fā)電工程電力系統(tǒng)接入的優(yōu)化設(shè)計

龔佑橙

【摘 要】能源短缺及環(huán)境污染問題目前已經(jīng)成為困擾世界各國的兩大問題，為了解決上述兩大問題，各國紛紛開始發(fā)展太陽能。作為取之不盡，用之不竭的新型清潔能源，太陽能的開發(fā)有效緩解了日益嚴(yán)峻的環(huán)境形勢。作為太陽能資源最為有效的利用途徑，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在國家扶持下蓬勃發(fā)展，光伏發(fā)電并網(wǎng)項目數(shù)量也隨之增長，以目前趨勢來看，未來光伏發(fā)電并網(wǎng)項目必然會成為光伏發(fā)電主流。但是，即使并網(wǎng)發(fā)電優(yōu)點極多，分布式光伏發(fā)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)后，對的電壓、電能質(zhì)量、繼電保護(hù)、調(diào)度自動化等方面產(chǎn)生的影響也是不容忽視的。

【關(guān)鍵詞】分布式光伏發(fā)電;電力系統(tǒng)接入;優(yōu)化設(shè)計;

引言

分布式光伏發(fā)電是太陽能最有效的一種利用方式，相較于傳統(tǒng)發(fā)電方式，分布式光伏發(fā)電具有體積小、操作簡單、在投入使用之后對環(huán)境的影響極小，最重要的是它可以完美擺脫地形的限制，在用戶附近設(shè)置電源，然后通過特定方式為用戶提供電能。目前我國加大了對太陽能、水能資源的開發(fā)，相較于必須依托特定地形的水能資源，太陽能在同樣具有環(huán)保屬性及可無限利用特性的同時，其輻射范圍大大高于水能資源，經(jīng)由分布式光伏發(fā)電方式，可以極大地提升太陽能資源的利用率。作為一種將發(fā)電環(huán)節(jié)與利用環(huán)節(jié)有效結(jié)合起來的方法，分布式光伏發(fā)電在為用戶提供優(yōu)質(zhì)的電力管理服務(wù)的同時，其可靠性也是優(yōu)勢之一，它可以滿足一些特殊地區(qū)或企業(yè)的用電需求。

1.實例分析

當(dāng)前階段，我國分布式光伏發(fā)電工程的研究與建設(shè)中，經(jīng)常將發(fā)電系統(tǒng)與企業(yè)配電網(wǎng)分割開來，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)與企業(yè)電網(wǎng)之間無法形成緊密聯(lián)系，光伏發(fā)電工程經(jīng)濟(jì)效益無法達(dá)到預(yù)期效果。為了更好的對分布式光伏發(fā)電工程電力系統(tǒng)接入工作進(jìn)行分析，我們以某工廠分布式光伏發(fā)電接入工作為例。該工廠采用10kV供電系統(tǒng)，目前10kV開閉所沒有設(shè)置母聯(lián)，只有三條獨立母線。Ⅰ段母線配備15臺配電設(shè)備為四個車間供電，電源引自上級電站1F71。Ⅰ段母線結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其他兩段母線結(jié)構(gòu)與之類似。Ⅱ段母線配置14臺配電設(shè)備，負(fù)責(zé)6個車間的供電工作，其電源引自上層電站1F74。Ⅲ段母線配置13臺配電裝置，負(fù)責(zé)兩個車間以及高壓制冷機的供電。其中高壓制冷總柜每年僅在夏季使用，是典型的季節(jié)性負(fù)荷。表1為三段母線負(fù)荷數(shù)據(jù)。由于配電網(wǎng)在設(shè)計階段考慮的是滿負(fù)荷生產(chǎn)情況，因此在實際運行中，運行負(fù)荷應(yīng)達(dá)不到表1所示數(shù)據(jù)。

2.發(fā)電系統(tǒng)容量與功率估算

參照當(dāng)?shù)貜S區(qū)光伏面積以及規(guī)劃方案，該廠擬建總?cè)萘繛?0MWp的發(fā)電系統(tǒng)，共九個發(fā)電單位;每個單位光伏陣列安裝光伏組件約1.11MWp，配置一臺1MW集中式逆變機房以一臺箱式升壓變壓器。

1000W/m2為超過光伏組件標(biāo)準(zhǔn)測試容量以上的太陽輻射強度，以當(dāng)?shù)貙嶋H情況來看，太陽輻射強度超出組件容量的概率極小，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率出現(xiàn)超發(fā)、滿發(fā)的情況的概率也極少，即使出現(xiàn)上述情況，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換率約為80%，以此計算，整個系統(tǒng)輸出功率為8MW左右，分?jǐn)偟矫總€單元上，最大輸出功率越為880kW。

3.接入優(yōu)化方案

根據(jù)該廠規(guī)劃的方案，發(fā)電系統(tǒng)容量將達(dá)到10MWP，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，該廠在建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)時應(yīng)采用10kV電壓等級接入企業(yè)電網(wǎng)，并網(wǎng)點數(shù)量應(yīng)在兩個以上，確保6MW是單個并網(wǎng)點光伏組件容量的上限。以該廠實際情況來看，三段獨立母線可以設(shè)置33個并網(wǎng)點，完全符合相關(guān)要求，并且存在兩種接入方案。在所有方案中必須要遵守的三個條件：1、注重電網(wǎng)可靠性，必須徹底消除保護(hù)以及調(diào)度系統(tǒng)修改并網(wǎng)點設(shè)備參數(shù)的情況發(fā)生，保證并網(wǎng)點設(shè)備容量固定;2、增加并網(wǎng)點數(shù)量，在規(guī)劃方案時，相關(guān)人員應(yīng)該把負(fù)荷波動、特殊情況停工等情況考慮進(jìn)去，通過增加并網(wǎng)點數(shù)目，達(dá)到在少量不停用負(fù)荷中得到最大程度的消納;3、最大程度地減少余電上網(wǎng)情況，在設(shè)計接入方案時，應(yīng)充分考慮企業(yè)生產(chǎn)實際情況以及用能特征，盡量確保光伏發(fā)電能夠被生產(chǎn)負(fù)荷最大程度的消納。表2為該廠兩種接入方案的對比數(shù)據(jù)。

鑒于Ⅲ段母線是典型的季節(jié)性負(fù)荷，如果采用方案1，高達(dá)72.69%的變化比會導(dǎo)致Ⅲ段母線在負(fù)荷停用時段，一半以上的電量不能被消納，不符合上述三個要求。而方案2可以對并網(wǎng)點設(shè)備容量進(jìn)行調(diào)控，確保各網(wǎng)點在理論上可以做到完全自發(fā)自用。通過對比方案2明顯優(yōu)于方案1。

通過數(shù)據(jù)對比，該廠選擇方案2提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行建設(shè)，根據(jù)國家電網(wǎng)公司發(fā)布的參考方案，該廠分布式光伏發(fā)電工程接入方案。

結(jié)語

根據(jù)該廠分布式光伏發(fā)電工程接入設(shè)計，我們可以得出光伏發(fā)電工程接入設(shè)計優(yōu)化的思路，一是要注重生產(chǎn)負(fù)荷消納特性，優(yōu)化光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點數(shù)量、容量的配置，確保光伏發(fā)電可以被最大程度消納，間接達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的;而是要將光伏發(fā)電系統(tǒng)與企業(yè)電網(wǎng)視為一個整體，全面的考慮無功平衡問題。通過分析本案例，得出幾個優(yōu)化設(shè)計的思路，希望對相似工程提供有效的參考方案。

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（作者單位：國網(wǎng)湖南省電力有限公司常德供電分公司）