整縣屋頂分布式光伏接入影響分析

黃立飛，王喜梅，薛 原

（國(guó)網(wǎng)青海西寧供電公司，青海 西寧 810003）

國(guó)家能源局下發(fā)了《國(guó)家能源局綜合司關(guān)于公布整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)名單的通知》[1]，確定了西寧城東、城中、城北、湟中、湟源五區(qū)縣為屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)名單。西寧地區(qū)自2015 年1 月首戶(hù)分布式光伏正式接入，發(fā)展迅速，光伏裝接容量已達(dá)到140.51 MW。開(kāi)展分布式電源接入影響分析，為后續(xù)指導(dǎo)各區(qū)縣屋頂分布式光伏有序開(kāi)發(fā)、電網(wǎng)運(yùn)行策略等方面提供數(shù)據(jù)支撐。

1 消納能力測(cè)算

依據(jù)《2021年青海省新能源開(kāi)發(fā)建設(shè)方案》的要求，各試點(diǎn)區(qū)縣按照黨政機(jī)關(guān)建筑、公共建筑、工商業(yè)廠房、農(nóng)村居民屋頂安裝光伏發(fā)電比例分別達(dá)到50%、40%、30%、20%的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度進(jìn)行建設(shè)，西寧五區(qū)縣的并網(wǎng)規(guī)模將達(dá)到1259 MW。西寧是青海省的負(fù)荷中心，2021年最大負(fù)荷為6580 MW，占全省的59%，具備較強(qiáng)的消納能力。對(duì)110 kV主變?nèi)萘考?0 kV線路的消納能力進(jìn)行分層分級(jí)分析。

1.1 主變?nèi)萘繙y(cè)算

當(dāng)前國(guó)家能源局及國(guó)家電網(wǎng)有限公司對(duì)于配電網(wǎng)分布式光伏承載能力分析計(jì)算具有明確指導(dǎo)意見(jiàn)的文件有兩個(gè)，分別為《分布式電源接入電網(wǎng)承載能力評(píng)估導(dǎo)則》[2]以及國(guó)家電網(wǎng)辦〔2021〕564號(hào)文，兩個(gè)文件中均要求分布式電源不能向220 kV及以上電網(wǎng)反送電。西寧電網(wǎng)電壓等級(jí)序列為750/330/110/35/10，無(wú)220 kV電網(wǎng)，因此要求不能向330 kV電網(wǎng)進(jìn)行反送電，西寧地區(qū)330 kV變電站為110 kV大用戶(hù)直供電，負(fù)荷均很大，滿(mǎn)足分布式電源消納的要求。下面對(duì)110 kV公網(wǎng)變壓器的消納能力進(jìn)行分析。

考慮到主變須滿(mǎn)足“N-1”要求，同時(shí)對(duì)分布式電源最大消納，抽取主變最小負(fù)荷，兩者進(jìn)行疊加，計(jì)算得出110 kV主變的消納能力。通過(guò)計(jì)算可以看出，湟源縣110 kV主變?nèi)萘坎痪邆淙~消納的能力，須有序引導(dǎo)分布式光伏并網(wǎng)，其余四區(qū)縣110 kV主變?nèi)萘繒簳r(shí)滿(mǎn)足要求，如表1所示。

表1 110 kV主變消納能力分析

1.2 線路測(cè)算

依據(jù)《分布式電源接入電網(wǎng)承載力評(píng)估導(dǎo)則》的規(guī)定，結(jié)合西寧電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，考慮到10 kV線路須滿(mǎn)足“N-1”的要求，即線路負(fù)載率不超過(guò)50%。計(jì)算出線路的反向負(fù)載率，具體劃分原則如表2所示。綠色推薦接入的線路有775條，黃色經(jīng)評(píng)估論證后接入的線路有19條，黃色線路城區(qū)主要是光伏電站上網(wǎng)，縣域主要是小水電上網(wǎng)，西寧電網(wǎng)的10 kV 線路整體容量較為充裕，在實(shí)際并網(wǎng)過(guò)程中，須進(jìn)行具體分析，如表3所示。

表2 10 kV線路評(píng)估等級(jí)劃分依據(jù)

表3 10 kV線路評(píng)估結(jié)果

2 電壓影響分析

西寧電網(wǎng)中T 接接入的分布式光伏電站較多，僅木能達(dá)光伏電站為專(zhuān)線接入，木能達(dá)電站裝機(jī)容量為10 MW，采用創(chuàng)七路專(zhuān)線接入創(chuàng)業(yè)變10 kV 母線，創(chuàng)七路導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ185，夏季最大出力可達(dá)到9 MW，冬季最大出力為7 MW。對(duì)光伏接入的電壓影響進(jìn)行分析，電廠出力對(duì)系統(tǒng)電壓影響的計(jì)算結(jié)果如圖1 所示，可以看出光伏電站在發(fā)電及停電檢修兩種情況下對(duì)系統(tǒng)側(cè)電壓影響較小。

進(jìn)一步對(duì)電廠及上網(wǎng)變電站的電壓進(jìn)行計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果如圖2和圖3所示。可以看出，在日間光伏電站出力時(shí)，木能達(dá)電站側(cè)電壓有所抬升，最大抬升電壓0.22 kV，與理論計(jì)算結(jié)果Un一致。

圖2 木能達(dá)電站兩側(cè)電壓

圖3 理論計(jì)算結(jié)果

因此分布式電源電站對(duì)系統(tǒng)側(cè)電壓影響較少，對(duì)電站側(cè)電壓有所抬升，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)側(cè)的電壓調(diào)節(jié)可以通過(guò)投切電容器組、調(diào)整主變壓器分接頭方式進(jìn)行控制。

3 短路電流影響分析

采用PSASP軟件計(jì)算分析分布式電源接入對(duì)系統(tǒng)短路電流的影響，由于分布式光伏電站不具備無(wú)功出力及電壓調(diào)節(jié)的能力，因此按P-Q模型進(jìn)行建模，單回裝機(jī)容量為3 MW。選取城東地區(qū)的110 kV博文變?yōu)榘咐M(jìn)行分析，博文變的主變?nèi)萘繛? 臺(tái)50 MVA，10 kV最終的計(jì)算規(guī)模32回。博文變10 kV母線遮斷容量為31.5 kA，兩臺(tái)主變分列運(yùn)行時(shí)，10 kV母線短路電流為18 kA，計(jì)算結(jié)果如表4所示。隨著新能源并網(wǎng)規(guī)模的增大，將助增短路電流，預(yù)期按最終規(guī)模接入時(shí)，短路電流將達(dá)到27 kA，滿(mǎn)足遮斷容量的要求。但當(dāng)兩臺(tái)主變并列運(yùn)行時(shí)，10 kV母線短路電流將達(dá)到30 kA，疊加光伏的接入將導(dǎo)致短路電流超標(biāo)，因此在調(diào)整主變運(yùn)行方式時(shí)，須控制兩臺(tái)主變10 kV 合環(huán)時(shí)間。在大規(guī)模新能源接入同一變電站時(shí)，進(jìn)行短路電流校核，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定，如表4所示。

表4 短路電流計(jì)算結(jié)果分析

4 結(jié)束語(yǔ)

西寧地區(qū)的分布式電源整體承載能力較強(qiáng)，但通過(guò)110 kV 主變?nèi)萘康南{能力和10 kV 分線路消納能力對(duì)比分析，一是看出存在整體與局部不適應(yīng)，在今后分布式光伏接入中，要加強(qiáng)電網(wǎng)不同電壓等級(jí)的銜接性。二是存在個(gè)別區(qū)縣分布式接入的消納能力達(dá)不到能源局要求的狀況，在今后的電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中，要通過(guò)改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)消納能力。通過(guò)電壓及短路電流影響分析，僅在主變并列運(yùn)行時(shí)將出現(xiàn)短路電流超過(guò)開(kāi)關(guān)遮斷容量的情況，須控制合環(huán)時(shí)間。