分布式電源光伏發(fā)電對低壓電網(wǎng)的影響

黃駿

摘? 要：隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市化進(jìn)程的深入進(jìn)行，城市電力配電網(wǎng)絡(luò)的供電范圍以及電力負(fù)荷日益增加，而傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)由于其電力轉(zhuǎn)化效率較低，排放污染量大難以滿足城市發(fā)展與經(jīng)濟建設(shè)的需要。作為發(fā)電技術(shù)發(fā)展的新階段，分布式光伏憑借自身在投入成本、使用壽命、無污染、穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢，逐漸成為我國發(fā)電技術(shù)發(fā)展的主流。因此對于分布式光伏發(fā)電對低壓電網(wǎng)絡(luò)的影響以及對策的研究就有著十分重大的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：分布式;電源;光伏發(fā)電;低壓電網(wǎng);影響

1分布式光伏發(fā)電的概念

太陽能是一種分布廣泛的清潔能源，分布式光伏發(fā)電通過對太陽能的有效利用，可以有效降低化石能源的使用，因此具有廣闊發(fā)展前景。太陽能發(fā)電有兩種方式，分別是光-熱-電方式以及光-電方式。前者效率低、成本高，一般不采用。后者就是我們所說的光伏發(fā)電，即利用光生伏特效應(yīng)將光能直接變?yōu)殡娔艿募夹g(shù)。分布式光伏發(fā)電是指位于用戶附近，所發(fā)電能就地利用，以10kV及以下電壓等級接入電網(wǎng)，且單個并網(wǎng)點總裝機容量不超過6MW的光伏發(fā)電項目。

2分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)要求

2.1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入方式

分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)要求與常規(guī)大電網(wǎng)、低壓電網(wǎng)存在差異，要求在嘗試并網(wǎng)時，首先滿足安全性要求，避免低壓電網(wǎng)過高的電壓和較大電流對分布式電源造成破壞，一般應(yīng)用變壓器進(jìn)行處理，同時要求并網(wǎng)后兩個系統(tǒng)能夠正常進(jìn)行電能的輸送。如果并網(wǎng)點電壓上的差異較為明顯，應(yīng)保證分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量，在低壓電網(wǎng)端變壓器供電區(qū)域總負(fù)荷的25%以下。此外，并網(wǎng)點的短路電流不得超過分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)額定電流的十分之一。

2.2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質(zhì)量和其他要求

光伏發(fā)電在我國尚處于發(fā)展階段，其電能質(zhì)量參差不齊，需要在并網(wǎng)前做好評估工作。電能評估的指標(biāo)較為多樣，包括電源容量、并網(wǎng)方式、變流器型號等。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后，發(fā)送的電能以及向周邊地區(qū)交流電網(wǎng)提供的電能，在電壓偏差、諧波、閃變、電壓波動、諧波等各個方面也必須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。其他要求還包括分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓和功率控制，在并網(wǎng)前，低壓電網(wǎng)一端的電流和電壓通常是基本穩(wěn)定的，功率的變化也帶有規(guī)律性特點。并網(wǎng)后，為保證系統(tǒng)工作效果，要求分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠?qū)β屎碗妷哼M(jìn)行調(diào)節(jié)。

3分布式電源與光伏發(fā)電并網(wǎng)對低壓電網(wǎng)的影響

3.1對潮流分布的影響

分布式電源光伏發(fā)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)電源系統(tǒng)相比有著較大的差異，主要表現(xiàn)在分布式電源光伏發(fā)電系統(tǒng)容易受到外部環(huán)境因素的干擾，比如陽光輻射、溫度等，都會使得其輸出功率產(chǎn)生變動，并且呈現(xiàn)出浮動性的特點。但這一變化也有規(guī)律可循，通常情況下，若是晴天光伏發(fā)電的力度較強，配電系統(tǒng)便能夠正常運行，而如果是烏云密布或者陰雨天氣，那么光伏發(fā)電的力度相對較弱。同時，在傳統(tǒng)的低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)主要為輻射式，并將電源連接在用戶端模處，而在分布式電源與光伏發(fā)電并網(wǎng)運行后，一定程度上增加了低壓配電網(wǎng)中電源的數(shù)量，使得潮流分布更加復(fù)雜化，可能會出現(xiàn)逆流的問題，進(jìn)而影響低壓電網(wǎng)的電壓，使其變得混亂。此外，分布式電源的容量及連接部位也會對低壓配電網(wǎng)的潮流大小產(chǎn)生影響，使其產(chǎn)生波動。

3.2對電能質(zhì)量的影響

3.2.1使電壓產(chǎn)生偏差與波動

在分布式電源與光伏發(fā)電并網(wǎng)運行之后，會使得潮流分布變動復(fù)雜化，容易出現(xiàn)逆流問題，一旦這一問題發(fā)生，會降低傳輸功率，從而引起負(fù)荷電壓上升，導(dǎo)致電壓偏差。同時，光伏電源在配電網(wǎng)系統(tǒng)中屬于關(guān)鍵部分，如果出力程度不同會引起潮流發(fā)生變化，而系統(tǒng)自身并不完全具備對其控制的能力。如果相關(guān)的工作人員沒有按照規(guī)定開啟或者關(guān)閉分布式電源，那么在其接入和退出系統(tǒng)時，輸出功率可能會發(fā)生大幅度的變化，從而引起電壓較大波動和閃變。

3.2.2引發(fā)諧波污染和孤島問題

在分布式電源與光伏發(fā)電并網(wǎng)運行期間，逆變器將輸出的直流電轉(zhuǎn)變成交流電，很有可能會引發(fā)諧波污染問題。通常情況下，需要工作人員設(shè)置濾波器，以此對光伏容量較低的電源進(jìn)行控制，從而防止諧波污染出現(xiàn)。但隨著分布式電源與光伏發(fā)電并網(wǎng)運行的規(guī)模越來越大，低壓電網(wǎng)中電量也日益增長，通過濾波器來控制的方式效果并不佳，還需要相關(guān)的技術(shù)人員進(jìn)一步研究和實踐，盡快解決這一問題。此外，在分布式電源與光伏發(fā)電并網(wǎng)運行之后，也會造成孤島效應(yīng)。當(dāng)大電網(wǎng)遇到故障問題時，有可能會不再進(jìn)行供電，而分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端如果不了解該情況，仍然照常進(jìn)行供電，則會造成電能被浪費，同時也會對電網(wǎng)檢修維護人員造成傷害，尤其是隨著并網(wǎng)運行系統(tǒng)敷設(shè)的面積越來越大，孤島面積也會隨之加大，則會嚴(yán)重影響人類和電力設(shè)備的正常工作。即使恢復(fù)了供電，配電網(wǎng)系統(tǒng)也會有三相負(fù)荷的問題，并出現(xiàn)欠相供電。

4促進(jìn)分布式光伏發(fā)電與電網(wǎng)和諧發(fā)展的應(yīng)對措施

4.1管理方面

在管理方面首先，光伏發(fā)電項目業(yè)主必須與供電公司的調(diào)度控制中心簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議。電力系統(tǒng)運行值班人員必須服從電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)的統(tǒng)一調(diào)度，遵守調(diào)度規(guī)則，服從調(diào)度命令。其次，分布式光伏發(fā)電項目需要按照電壓等級納入供電公司調(diào)控中心調(diào)度運行管理。在調(diào)節(jié)中心的實時監(jiān)控下，光伏電站并網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)及并網(wǎng)電壓、電流、有功功率、無功功率、發(fā)電量等信息被上傳到調(diào)度控制系統(tǒng)。最后，20MW及以上光伏電站應(yīng)進(jìn)行功率預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果編制發(fā)電功率、上網(wǎng)電量的預(yù)測和申報，按時向所轄電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)提交分日日發(fā)電計劃曲線、日最大發(fā)電量、可調(diào)節(jié)功率范圍和日光照度預(yù)測曲線等。

4.2技術(shù)方面

在技術(shù)方面首先，分布式光伏系統(tǒng)的電壓偏移、諧波、閃變和電壓波動、三相不平衡等電能質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)。在分布式光伏系統(tǒng)中安裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的A類電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備。其次，繼電保護裝置。針對新形勢，我國在研究各地區(qū)電網(wǎng)運行狀況的基礎(chǔ)上，制定了光伏電站接入電網(wǎng)的相關(guān)法律法規(guī)。建設(shè)分布式發(fā)電站并網(wǎng)時，由于地域的差異，在建設(shè)時應(yīng)根據(jù)實際問題進(jìn)行分析，并結(jié)合相關(guān)的法律法規(guī)對其進(jìn)行繼電保護，在光伏電子線路側(cè)面安裝繼電保護裝置，從而科學(xué)地對線路進(jìn)行保護，并根據(jù)線路的實際情況，合理地安裝超壓或欠壓等保護裝置，使其能及時接受斷電指令，但在分布式光伏發(fā)電站建設(shè)時，其所使用的保護配置應(yīng)符合電站建設(shè)的要求，以使保護配置更有效。再次，并網(wǎng)控制。并網(wǎng)控制技術(shù)主要包括以下幾個方面：并網(wǎng)逆變器的分配方式和能源來源渠道的多樣性，使發(fā)電站在并網(wǎng)運行時，對電網(wǎng)的規(guī)范性和協(xié)調(diào)性有了更大的增強。當(dāng)進(jìn)行改造分布式光伏電站建設(shè)時，應(yīng)檢測到無盲區(qū)孤島。從而實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)特性作為憑證，進(jìn)而深入研究電網(wǎng)的電氣性能指標(biāo)。最后，光伏電站通過專用線路與公用電網(wǎng)連接。一般聯(lián)絡(luò)線配置如下保護：光纖差動保護，三相兩段式方向閉鎖過電流保護，頻率電壓解列，逆功率保護，重合閘（可選配），防孤島保護等。光伏電站接線與用戶內(nèi)部電網(wǎng)連接后，接入公用電網(wǎng)，接線連接時選擇性配置保護措施。根據(jù)需要可選配三相兩段式方向閉鎖過流保護，檢定無壓重合閘裝置等。

5結(jié)束語

分布式光伏并網(wǎng)對于電網(wǎng)系統(tǒng)影響較大，隨著規(guī)模的擴大，這種影響愈加明顯。這就要求電力企業(yè)能夠推動技術(shù)創(chuàng)新，合理規(guī)劃，加強分布式光伏并網(wǎng)和電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

[1]李文才，彭程.分布式光伏電源并入配電網(wǎng)的故障分析及保護研究[J].機電工程技術(shù)，2019，48（6）：186-188.

[2]匡兆平.光伏發(fā)電對電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響[J].江蘇科技信息，2017，（35）：46-47.