分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)的設(shè)計要求分析

扈文遠(yuǎn) 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司揚(yáng)州市江都區(qū)供電分公司

根據(jù)現(xiàn)代可持續(xù)化發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求，逐漸使用一些新型的能源來取代原有的材料，不但可以提高性能，而且能夠減少對環(huán)境的影響。而在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，對分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和利用，可以有效地提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率和質(zhì)量，降低損耗，而且能夠?qū)⑻柲苻D(zhuǎn)化為需要的電能，可以緩解能源緊張狀況。此外隨著時代的發(fā)展，新能源已經(jīng)逐漸成為主要的供應(yīng)來源，但是將分布式發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)設(shè)計時，要事先了解到當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)運(yùn)行和各個系統(tǒng)分布情況，結(jié)合人口分布以及用電特點(diǎn)，來進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。

一、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的概述以及特點(diǎn)分析

主要是利用多個太陽能組件和設(shè)備，促使太陽能光子和設(shè)備之間發(fā)生光電反應(yīng)，繼而產(chǎn)生電流，然后將其接入到對應(yīng)的電網(wǎng)系統(tǒng)中，用來供應(yīng)電力能源，由此可見它主要是運(yùn)用太陽能的作用來進(jìn)行發(fā)電，但是要注意的是在進(jìn)行系統(tǒng)建設(shè)時，要綜合考慮當(dāng)?shù)氐臍夂?、溫度以及光照?qiáng)度等，來進(jìn)行合理設(shè)計，實(shí)現(xiàn)資源的最大利用[1]。發(fā)電系統(tǒng)的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在這幾個方面：一是在進(jìn)行接入時會根據(jù)就近的原則，來進(jìn)行輸配電，因而那里損耗較少。二是可以有效的結(jié)合并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，提高電網(wǎng)供應(yīng)效果和質(zhì)量，并且和并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行互補(bǔ)利用。三是可以將其當(dāng)作備用和應(yīng)急電源，尤其是在故障或者外界環(huán)境的影響下，不能供電時。四是將光伏發(fā)電和建筑功能相結(jié)合，可以降低能源消耗。

二、分布式系統(tǒng)接入對電網(wǎng)的影響

（一）電能質(zhì)量

隨著分布式伏光發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)用，使得相關(guān)的項(xiàng)目在逐漸增多，但是在實(shí)際的運(yùn)用過程總會存在一些問題，比如發(fā)電系統(tǒng)主要是依賴于太陽能，因而就會有波動性，導(dǎo)致在輸出造成電壓的變動。在用電的高峰時期，有電壓脈沖和跌落等問題，導(dǎo)致電能的質(zhì)量不穩(wěn)定，還有在系統(tǒng)的運(yùn)行中，需要利用相關(guān)的電力逆變器來實(shí)現(xiàn)有效的并網(wǎng)，這就會導(dǎo)致三相電流的不平衡和諧波問題。

（二）運(yùn)行電壓

將分布式伏光發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)后，就會導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓較大的變化，而其能源主要取決于太陽能，因而會隨著時間的變化，造成電壓產(chǎn)生不同程度的多次變動，給系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，帶來較大的隱患，而且在太陽能較為充足的時候，會引起超標(biāo)的現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓更大的變動和閃變問題的出現(xiàn)[2]。

（三）電流

在接入電網(wǎng)系統(tǒng)后的電壓變化，會給相關(guān)的保護(hù)裝置帶來一定的影響，光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電流存在較為不穩(wěn)定的情況，而且隨著太陽的光照條件變化，充足的時候電流大，在電流變大的時候，會導(dǎo)致在短路節(jié)點(diǎn)處電流變大，造成系統(tǒng)的誤判跳閘。

（四）孤島效應(yīng)

具體指的是電流的某個部分或者通路中沒有產(chǎn)生電流現(xiàn)象，當(dāng)出現(xiàn)該問題時，輸出的電壓和頻率存在嚴(yán)重的不穩(wěn)定問題，因而在工作人員進(jìn)行檢修的過程中，會給員工的人身和生命安全帶來威脅，還會降低電能的質(zhì)量，加大設(shè)備的損壞。

（五）諧波電流

主要是在直流電的轉(zhuǎn)換過程中，將其轉(zhuǎn)為交流電，會使得電網(wǎng)系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波電流，當(dāng)電流較小時，可進(jìn)行有效的控制，因而對于系統(tǒng)的電力供應(yīng)影響不大，但是在諧波電流的能源疊加下，就很難對其控制，而且會導(dǎo)致對系統(tǒng)電流的污染影響線供應(yīng)的電能質(zhì)量。

三、具體案例分析

（一）接入電壓等級大小

在接入前，要對當(dāng)?shù)毓╇娤到y(tǒng)進(jìn)行檢測和調(diào)查，確定詳細(xì)的數(shù)據(jù)和信息，然后根據(jù)伏光發(fā)電系統(tǒng)的容量大小，來設(shè)置對應(yīng)的電壓容量，進(jìn)行電能質(zhì)量技術(shù)處，并且配置好相關(guān)的設(shè)備。比如在江蘇省兩兆瓦的伏光發(fā)電項(xiàng)目，其裝機(jī)量為二點(diǎn)零八左右，而原來配電容量在一千千伏，所以不能進(jìn)行接入配電操作，而且設(shè)備的改造都不具備對應(yīng)的條件，所以可以使用十千伏的電壓等級，來進(jìn)行一級接入。

（二）具體的接入方案

主要是結(jié)合伏光發(fā)電項(xiàng)目附近或者周圍供電系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)展以及安全性能等方面，設(shè)計出不同的方案，然后根據(jù)具體的接入技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性原則來進(jìn)行對比和選用，比如在江蘇省中的兩個方案，一個是投資較少，線路長度大概在一百五十米，采用的是T型接入公網(wǎng)系統(tǒng)中，保護(hù)較為復(fù)雜，且不占用間隔資源，而另一個是線路長在一百米，采用的是專線接入方式，技術(shù)操作較為簡單，占用一個通路資源，而且要預(yù)留間隔，經(jīng)過對比可以選擇第一個方案來進(jìn)行接入建設(shè)。

（三）電能質(zhì)量檢測

在發(fā)電系統(tǒng)接入時，會導(dǎo)致電壓和電流的變化，因而可以在系統(tǒng)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)處裝置電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，根據(jù)國家對三相平衡以及諧波和電壓的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，來進(jìn)行數(shù)據(jù)變化的監(jiān)測。

（四）逆流預(yù)防和控制

在分布式伏光電源分布范圍內(nèi)，發(fā)電量基本上都可以上網(wǎng)，而且會根據(jù)用戶的選擇來設(shè)置，在用戶的電量不足時，交由電網(wǎng)來進(jìn)行供應(yīng)。對于上網(wǎng)的用戶不需要進(jìn)行你留的保護(hù)，而自用的系統(tǒng)需要配置，具體的配置方式有很多中，比如利用監(jiān)測裝置來收集并網(wǎng)運(yùn)行中的電壓和電流狀況，如果出現(xiàn)逆流問題時，可以采用相關(guān)的控制設(shè)備，來調(diào)節(jié)輸出功率，斷開并網(wǎng)開關(guān)，繼而關(guān)閉逆變器。比如浙江的武林國際發(fā)電項(xiàng)目就是運(yùn)用的這種方法[3]。

（五）繼電保護(hù)

對于配置的不同電壓等級，要采用不同的保護(hù)處理，比如在零點(diǎn)四千伏的系統(tǒng)中，對繼電可以采用并網(wǎng)斷路器來進(jìn)行三段式的保護(hù)，而在十千伏的系統(tǒng)中，要將系統(tǒng)中的電纜線路、母線、安全裝置和防護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)等來建立一個完整的保護(hù)裝置。

（六）自動調(diào)度的自動化

主要有兩種方式：遠(yuǎn)動和本身監(jiān)控系統(tǒng)組合而成的，還有是獨(dú)立的遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)用情況來看，大多都會選擇第一種方式，而且交由專業(yè)的監(jiān)控廠家進(jìn)行配套，但是在國家電網(wǎng)系統(tǒng)變動后，將電能質(zhì)量的監(jiān)測獲得信息傳遞給對應(yīng)的主控系統(tǒng)，還有對于關(guān)口計量表輸出的信息要利用終端服務(wù)設(shè)備傳送給主體結(jié)構(gòu)，從而提高監(jiān)測和保護(hù)的高效調(diào)節(jié)和控制。

四、分布式伏光發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計要求探究

在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，主要的設(shè)備包含伏光的組件和支架、防雷裝置、逆變器等，因而在設(shè)計時，要根據(jù)不同的設(shè)備要求來進(jìn)行，從而發(fā)揮最大的系統(tǒng)作用。

（一）太陽能電池和組件

這個是發(fā)電系統(tǒng)的核心部分，因而對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能以及技術(shù)要求都較高，其中的背板可以使用特定的材料來進(jìn)行密封和保護(hù)，以防止老化問題，面板使用一種鋼化玻璃進(jìn)行封裝，而且透光效果和機(jī)械強(qiáng)度要高，對于接線盒的設(shè)計，可以采用防水處理，同時要確保相關(guān)的組件在一定的使用期限內(nèi)，輸出功率下降不得超過規(guī)定的數(shù)值，在較大的電流下沒有擊穿問題，要注意的是建設(shè)的環(huán)境條件，溫度在零下四十度到八十五度之間，濕度要小于百分之九十五，海拔高度在六千五百米，在一天的時間內(nèi)，溫度的變最高數(shù)值變化不得高于五十。

（二）電池設(shè)計要求

在進(jìn)行串聯(lián)設(shè)計時，要確保在最低的溫度下運(yùn)行時的電壓，低于逆變器最大直流電的電壓值，而且相關(guān)組件的串聯(lián)時的總電流，不得大于逆變器的最大電流值。對于同一臺逆變器組件串聯(lián)，要根據(jù)組件的不同參數(shù)和位置進(jìn)行合理安排，并且確保其電壓控制在百分之五以內(nèi)。在進(jìn)行傾角的設(shè)計時，主要有兩種方案：一是將傾角按照屋面支架的角度來平鋪，不需要另作支撐角度，二是將傾角設(shè)置為十七度，并且運(yùn)用支架材料來作為支撐結(jié)構(gòu)[4]。

（三）支架設(shè)計

相關(guān)部件使用的是熱鍍鋅和鋁合金材料，然后依據(jù)國家對支架設(shè)計的規(guī)范和要求來進(jìn)行設(shè)計。對于支架負(fù)載的計算，可以根據(jù)風(fēng)、雪、溫度標(biāo)準(zhǔn)，井?dāng)?shù)值分別設(shè)定為零點(diǎn)六、零點(diǎn)或者零點(diǎn)六以及零點(diǎn)二。在沒有地震作用的情況下，可以將更系數(shù)設(shè)置為一點(diǎn)零。此外要注意的是對支架要做好防腐蝕處理。

（四）逆變器

主要是在并網(wǎng)中運(yùn)用到的逆變器，在進(jìn)行設(shè)備的選用過程中，可以根據(jù)這幾個方面的內(nèi)容來進(jìn)行：一是對電網(wǎng)的運(yùn)行狀況和電池的輸出情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，并且根據(jù)周圍環(huán)境的變化做出對應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制指令，加大對故障的監(jiān)測力度，完善監(jiān)測系統(tǒng)。二是根據(jù)電池的輸出曲線和環(huán)境對其影響，要使用最大功率跟蹤技術(shù)，來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而提高能源的利用率。三是逆變器的輸出功率問題，在其滿載的情況下，輸出的效率必須保持在百分之九十五以上，而且在接入的功率為額定數(shù)值時，要保證電能的轉(zhuǎn)化率在規(guī)定的范圍內(nèi)。四是波形，為了實(shí)現(xiàn)直流變電后能夠?qū)Σ⒕W(wǎng)進(jìn)行供電，就要保證其輸出的電壓波形和數(shù)值，以及相位的變化和公用電網(wǎng)相同，從而保證電網(wǎng)供應(yīng)的穩(wěn)定[5]。

（五）防雷光伏匯集箱

在該設(shè)備的裝置過程中，要盡可能地減少和逆變器之間的連接線，有利于設(shè)備的安裝和維護(hù)。設(shè)備的特點(diǎn)主要有采用的是直流電的保險絲，且在正負(fù)極都有熔絲，配備專用的高壓防雷設(shè)備，在組合串聯(lián)的電壓和電流發(fā)生異常時，系統(tǒng)會自動報警，同時有防火和防雷失效報警裝置。

（六）防雷裝置設(shè)計

除卻避雷針以外，在進(jìn)行防雷裝置設(shè)計時，可以將相關(guān)的伏光組件和支架、有關(guān)高低壓電氣設(shè)備的外殼，以及防雷接地模塊、屋頂處的避雷接地網(wǎng)進(jìn)行有效的連接，為了防止電壓和電流的變化對裝置的影響，可以采用自動化監(jiān)測和控制系統(tǒng)，并且結(jié)合接地保護(hù)和電阻設(shè)置，來加強(qiáng)對裝置的保護(hù)。避雷針得接地系統(tǒng)要和其他的分開進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，但是在地下的接地距離不得低于三米，電阻數(shù)值不得高于十[6]。

五、結(jié)束語

綜上所述，在分布式復(fù)發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)中，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐墓┡潆娋W(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況和線路分布，以及設(shè)備的配置情況，并且結(jié)合發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，來進(jìn)行設(shè)計，然后依據(jù)系統(tǒng)中相關(guān)設(shè)備的使用和運(yùn)行條件要求，來接入電網(wǎng)，同時要加強(qiáng)對輸出電能質(zhì)量的在線監(jiān)測，減少對用戶的影響。