分布式光伏電站接入配電網(wǎng)的設計研究

【關鍵詞】分布式；光伏電站；配電網(wǎng)；接入設計

光伏電站的開發(fā)與建設對于我國電力系統(tǒng)而言有重要的意義，目前我國正處于發(fā)展的關鍵階段，對電力能源的需求量極大，但是傳統(tǒng)化石能源的日漸枯竭，使電力生產(chǎn)受到影響，繼而也影響到社會建設。為此，基于我國可持續(xù)發(fā)展理念，電力企業(yè)開始研究以光伏發(fā)電為主新能源發(fā)電技術，光伏發(fā)電技術是利用太陽能源進行發(fā)電的系統(tǒng)，具有節(jié)能環(huán)?？沙掷m(xù)應用優(yōu)勢。所以，該發(fā)電模式被廣泛應用推廣。目前，分布式光伏發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要模式，但是在光伏電站接入配電網(wǎng)時遇到問題，影響配電網(wǎng)應用效率。因此，在光伏電站與電網(wǎng)融合之時，需要根據(jù)實際情況設計電網(wǎng)接入方式，繼而保證電網(wǎng)接入合理，提升接入應用效率，保證接入應用質(zhì)量。

一、分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計重要性

分布式光伏電站是目前光伏電站建設的一種主要形式，具有超高效率和穩(wěn)定性等優(yōu)勢，適合在當前電力電網(wǎng)中應用。目前，關于分布式光伏電站的研究已經(jīng)基本成熟，電站接入配電網(wǎng)是光伏發(fā)電最重要一環(huán)，因此備受重視，多年來，相關專家一直致力于這個領域的研究，并取得了相應的成果，這對配電網(wǎng)建設有重要作用，同時對于社會發(fā)展也有一定的推動作用。

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)，有助于推動電力系統(tǒng)能源結構的優(yōu)化，設計一個高效、可靠的接入方案，是實現(xiàn)這一轉型的重要步驟。通過在商業(yè)樓宇、住宅區(qū)和農(nóng)村地區(qū)等多種地點投資建設分布式光伏電站，可以有效地補充現(xiàn)有電網(wǎng)的供電，特別是在高峰消費時段，減少對傳統(tǒng)燃煤發(fā)電的依賴，降低溫室氣體和污染物的排放。

二、分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計原則及要點

（一）分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計原則

在進行接入設計時，為了保證整體設計質(zhì)量，還需要遵循以下幾點原則：1.電網(wǎng)兼容性。在對分布式光伏電站進行設計時，需要確保電站能夠有效接入現(xiàn)有的電網(wǎng)，這不僅需要考慮物理接口的匹配程度，還需要對電氣特性進行考慮。因此，在設計時需要確保電站系統(tǒng)符合相關規(guī)范和標準，在此基礎上對接入電網(wǎng)的負荷特性、電壓水平、容量等需要進行評估。2.安全性。在對分布式光伏電站設計中，相關人員需要預防電氣事故以及環(huán)境污染等安全事故，因此需要設計多層次安全措施，比如短路保護、過載保護以及雷電保護等，以安全性原則為基礎完成二者相互連接，確保二者接入后能夠安全穩(wěn)定運行，防止出現(xiàn)故障，提升接入應用效率。3.電能高質(zhì)量。在設計階段工作人員需要選擇高效能的逆變器，并采用先進的功率控制測量，比如動態(tài)無功補償技術，以及諧波抑制技術，確保輸出電能的質(zhì)量。在此基礎上，還應實施實時監(jiān)控和管理，對電能質(zhì)量進行持續(xù)優(yōu)化。4.控制功率原則。設計時應引入智能控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對發(fā)電量的精確預測和實時調(diào)度，以及對功率輸出的靈活調(diào)整。這包括但不僅限于最大功率點跟蹤（MPPT）技術的應用，還涉及根據(jù)電網(wǎng)負荷和電價信號的功率調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化經(jīng)濟效益，同時支持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。5.可持續(xù)性設計原則強調(diào)在滿足當前需求的同時，不犧牲后代的利益。這意味著在配電網(wǎng)接入方案中考慮使用環(huán)保材料、節(jié)能技術和循環(huán)利用策略。此外，設計應考慮光伏電站的長期運營和維護，選擇壽命長、維護成本低的設備和材料，以及實施有效的環(huán)境管理和監(jiān)測計劃，確保電站的環(huán)境影響最小化，支持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[1]。

（二）分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計要點

分布式光伏電站中配電網(wǎng)接入設計實施除了在整體上把握原則之外，更需要根據(jù)實際完成具體設計，以下是結合相關案例和經(jīng)驗，總結分布式光伏電站中配電網(wǎng)接入設計要點，以下是對配電網(wǎng)接入要點進行設計分析。

1.設計接入方案

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計首先需要明確接入方案，目前根據(jù)相關規(guī)范，分布式光伏電站在配電網(wǎng)設計中應用可設計單點接入方案和多點接入方案，不同接入方案在應用過程中，電壓、機電電位移以及接入方式均有不同。以下表1為本文研究過程中，針對單點接入和多點接入方案進行對比研究。

2.計量點設置

計量點設置也是接入的要點之一，在具體實施設計的過程中，對于接入用戶電網(wǎng)，計量點設置分為兩類，一是裝設雙向關口計量電能表，用戶上、下網(wǎng)電量分別計量；另一類裝設發(fā)電量計量電能表，用于發(fā)電量和電價補貼計量。

對于接入公共電網(wǎng)，計量點設置在產(chǎn)權分界點處，裝設發(fā)電量計量電能表，用于電量計量和電價補償。

3.防孤島檢測和保護

防孤島檢測與保護是配電網(wǎng)接入的設計重點，該設計是從保護角度對光伏電站進行設計。在實施設計的過程中，要求防孤島檢測和保護應與逆變器形成聯(lián)系，在逆變器接入之后快速實現(xiàn)對逆變器的保護，接入后如果系統(tǒng)檢測到孤島信息，則立刻實施斷開保護，繼而保證光伏發(fā)電和配電網(wǎng)接入安全。

在防孤島檢測保護設計中，要求在10kV分布式光伏發(fā)電項目分布式設計之時，可構建雙重檢測和保護策略，如此一來，便可實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的保護。另外，在380V電壓等級逆變器設計的過程中，逆變器可構建防孤島功能，在發(fā)現(xiàn)孤島后指示設備自動斷開孤島信息[2]。

4.通信方式設計

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計中還需要注重二者之間的通信設計。實際上，在系統(tǒng)應用的過程中，通信方式的設計應用需要借鑒常規(guī)電網(wǎng)通信方式，同時也要注重多元化設計，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡技術發(fā)展背景下，電力系統(tǒng)的通信方式也多種多樣，不同通信方式具有不同的優(yōu)勢。因此，在具體設計之時，應對多種通信方式進行設計對比，選擇最適合配電網(wǎng)接入的通信方式。目前，在設計過程中，相關專家開始嘗試應用以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡組網(wǎng)方式，此組網(wǎng)方式在運用過程中，可實現(xiàn)終端光伏數(shù)據(jù)采集，并利用電力光傳輸通道將采集的數(shù)據(jù)回傳到主控站。通信方式建立之時，構建較長距離的WIFI通信方式，以Mesh協(xié)議為基礎中級組網(wǎng)，按照7—8km完成人工配置，上行單跳延時在5ms之內(nèi)，如此一來，實現(xiàn)整個區(qū)間組網(wǎng)優(yōu)化，切實提升通信效果，保證通信良好開展，提升通信質(zhì)量。

5.發(fā)電系統(tǒng)信息采集設計

接入10kV的項目，采集電源并網(wǎng)狀態(tài)、電流、電壓、有功、無功、發(fā)電量等電氣運行工況。

接入380V的項目，只采集電能信息，預留并網(wǎng)點斷路器工位等信息采集的能力。

6.考慮單并點參考容量

分布式光伏電站中配電網(wǎng)接入時應考慮到單并點容量，不同接入點，不同接入電壓情況下的單并點參考容量不同。在二者接入設計中，需要綜合考慮多種因素，實現(xiàn)單點接入的綜合設計，以下表2為單點接入之時，參考容差設計。

三、分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計問題分析

（一）設計不規(guī)范問題

設計不規(guī)范問題具體是指在配電網(wǎng)接入設計實施過程中，部分設計內(nèi)容并未按照規(guī)定開展，主要體現(xiàn)在對接入點的電網(wǎng)條件分析不足、選型錯誤、保護設置不當?shù)确矫?。通過對電網(wǎng)設計研究分析發(fā)現(xiàn)，部分設計人員缺乏規(guī)范化意識，導致設計出現(xiàn)異常，不符合相關規(guī)范，導致后期實踐應用出現(xiàn)問題[3]。

（一）儲能設計問題

電網(wǎng)儲能的容量規(guī)劃與匹配問題是設計過程中的一個核心環(huán)節(jié)。不當?shù)娜萘恳?guī)劃會導致儲能系統(tǒng)無法充分發(fā)揮調(diào)節(jié)功率和儲存能量的作用，既影響分布式光伏電站的經(jīng)濟效益，也會影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和供電可靠性。而且隨著分布式光伏電站數(shù)量的不斷增加，其與配電網(wǎng)的交互變得更加復雜。如何智能化地管理儲能系統(tǒng)，準確地預測光伏發(fā)電量，合理地控制儲能充放電行為也是設計過程中面臨的重點問題。

（三）遠距離輸電通道不暢，利用效率較低

分布式光伏電站應根據(jù)當?shù)氐娜照諚l件、用電需求、地理環(huán)境等因素進行布局優(yōu)化。通過科學評估和規(guī)劃，將光伏電站盡量建在靠近負荷中心的位置，這樣可以減少輸電距離，提高能源利用效率。但是由于部分地區(qū)光伏電站分配不合理，導致電站輸電距離過程中，使得光伏電站在接入配電網(wǎng)之后運行效率不足30%[4]。

四、分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計問題優(yōu)化對策

（一）解決設計不規(guī)范問題

首先，在接入電網(wǎng)之前，設計人員需要對光伏電站和接入電網(wǎng)的數(shù)據(jù)進行全面收集，包括負荷變化特性、電壓等級等參數(shù)，而且在設計過程中需要嚴格遵守我國相應法規(guī)，比如《分布式光伏發(fā)電接入系統(tǒng)典型設計》，該規(guī)范是目前我國分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計需要遵循的主要標準之一。因此，在配電網(wǎng)接入設計過程中，必須按照規(guī)范完成設計，例如在上述標準的指導下，技術人員能夠有效完成系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置、系統(tǒng)調(diào)度自動化、系統(tǒng)通信、計量與結算的相關方案設計。其次，還需要持續(xù)加強設計人員的專業(yè)培訓，提升其對規(guī)范和標準的了解和應用能力。

（二）電網(wǎng)儲能設計

分布式光伏電站接入配電網(wǎng)設計中需要對電網(wǎng)儲能設計進行分析，例如在設計過程中，應構建配置儲能設備。在電網(wǎng)一側配置儲能裝置，優(yōu)化儲能效果，目前，鋰離子電池因其高能量密度、長壽命等優(yōu)點成為主流選擇，但也應關注新興技術的發(fā)展，包括氫儲能、熱儲能、電磁儲能等技術。其次，相關人員還需要應用高級的能量管理系統(tǒng)（EMS）進行優(yōu)化運行，提高儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性和效率。最后，政府管理部門需要結合電網(wǎng)接入實際情況，基于一定的政策支持，有效降低儲能設計的基礎成本，進而實現(xiàn)分布式光伏電站的高效運營，比如我國在2022年發(fā)布的關于促進新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案，就鼓勵村集體依法利用存量集體土地通過作價入股、收益共享等機制，參與新能源項目開發(fā)，以便降低電網(wǎng)儲能成本，提升農(nóng)民收益。

（三）對光伏電站布局的優(yōu)化

一方面，相關人員需要對光伏電站的布局和規(guī)模進行優(yōu)化，根據(jù)電網(wǎng)負荷分布和輸電能力進行合理規(guī)劃，盡量減少遠距離輸送。另一方面，要建立高效率輸電通道，采用高壓輸電技術，如特高壓直流（UHVDC）傳輸，減少輸電損耗，提高傳輸效率。同時，加強電網(wǎng)的智能化建設，通過先進的電網(wǎng)調(diào)度和管理技術，如需求側管理（DSM），提高電網(wǎng)的靈活性和適應性，減輕遠距離輸電的壓力。[5]。

結束語

在我國現(xiàn)代化城市不斷建設過程中，人們更加注重對清潔能源的利用，而光伏電站作為太陽能能源的重要應用措施，將其接入配電網(wǎng)之后對我國電力供應有著積極影響。因此，在配電網(wǎng)接入設計過程中，相關人員需要深入了解我國相關標準，并對接入電網(wǎng)進行綜合分析，以便提升光伏電站接入配電網(wǎng)水平，希望通過本文的分析，能夠為我國分布式光伏電站的進步奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1] 李孟冬. 分布式光伏發(fā)電接入農(nóng)村配電網(wǎng)的思考[J]. 中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（文摘版）工程技術，2022（5）：0203-0205

[2] 王之豪， 朱宇翀. 分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)接入配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析[J]. 光源與照明，2023（9）：129-131.

[3] 劉昌. 分布式光伏發(fā)電接入農(nóng)村配電網(wǎng)的思考[J]. 農(nóng)村電工，2022，30（4）：31.

[4] 王振， 吳繼宗， 郝楊， 等. 分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入煤礦配電網(wǎng)設計與研究[J]. 煤炭工程，2022，54（11）：53-56.

[5] 程傳新. 太陽能分布式光伏電站接入配電網(wǎng)繼電保護配置研究[J]. 電力設備管理，2023（17）：212-214.