淺談光伏并網引起的電能損耗

張青峰 李東風

（濟源供電公司，河南 濟源 454650）

0 前言

當煤炭、石油等不可再生能源逐漸消耗，能源問題日益成為制約社會經濟發展的瓶頸時，太陽能作為一種可再生的能源，越來越引起人們的關注，尤其是可再生能源法正式頒布和環保政策出臺，顯示了國家對再生能源的關注。2013年國家能源局印發了《光伏電站項目管理辦法》（國能新能[2013]329號），國家電網公司也相繼出臺了《國家電網公司關于印發分布式電源并網相關意見和規范的通知》（國家電網辦[2013]333號）和《國家電公司關于印發分布式電源接入系統典型設計的通知》（國家家電網發展[2013]625號），支持光伏等分布式電源接入電網。濟源供電公司區內所有的光伏用戶接入方案基本參照光伏典型設計進行編制，但由于典型設計中計量部分深度不足，極易造成光伏升壓變空載損耗由供電公司承擔，引起不必要的經濟損失，因此下面以實例介紹供電公司如何規避光伏升壓站的空載損耗計入電網公司。

1 太陽能光伏并網發電系統簡介

太陽能光伏發電系統主要是由太陽能電池光伏板、控制器、逆變器、升壓站、后臺機、匯集站等組成。太陽有光伏板是利用光伏效應把光能轉換成電能的元件；太陽能電池采用電壓值和電流值標定。光伏系統采用串并聯以獲得所需電壓和電流值。逆變器主要功能是將太陽能電池陣列發出的直流電轉化為用戶所需的交流電。逆變器還具有自動調壓或手動調壓功能，用以改善光伏發電系統的電能質量。后臺機能夠顯示當前光伏系統的運行狀況，監視運行電壓及電流及光伏相關設備的開合狀態，并通過通信設備，將光伏電站的相應信息傳送到電網公司調度自動化主站進行顯示，為電網調度運行人員提供上網發電功率大小。

2 濟源貝迪空調6MW光伏并網

鄭州尚陽科技有限公司負責承擔濟源貝迪空調6MW光伏并網項目，該項目經河南省發改委批準，充分利用濟源貝迪廠房閑置屋面，面積約為68000平方米，總投資0.7億元，國家補貼資金3500萬元。該光伏電站系統電池組件選用250W多晶硅太陽能電池組件，每個光伏組串按照20塊電池組件串聯進行設計，由1200個光伏組串組成，共需24000塊，總容量為6MWp，整個系統需配置12臺500kW并網逆變器,逆變器箱房輸出交流電315V，經1000kVA變壓器后升壓至10kV。2臺500kWp逆變器組成一個兆瓦逆變器箱房，經6臺升壓箱變1000kVA升壓后輸出交流10kV至匯集站，后并網于公司10kV新科開閉所10千伏母線，電量采用統購統銷的模式上網。貝迪6MW光伏并網接入系統一次圖如圖1所示。

3 光伏并網的電能損耗分析

3.1 并網點

貝迪光伏6MW并網點設在匯集站10kV出線開關處，公共電網連接點設在10kV新科開閉所10kV出線開關柜，從并網點至新科10kV開閉所線路，按照《國家電網公司分布式電源并網相關意見和規范的通知》由供電公司負責投資，光伏投資方與濟源供電公司產權分界點設在匯集站10kV出線開關。在并網點（產權分界點）處安裝并網電能表，而且必須是同型號、同規格、準確度相同的主副雙向電能表各一套，用于光伏發電計費補償及與供電公司上網電量的結算。

圖1 貝迪接入系統一次圖

3.2 升壓站變壓器運行狀態

6臺升壓站箱房各帶了一個站用變，該站用變的電壓比315V/400V，用于每個箱變的檢修、照明、通信、保護模塊的用電，貝迪光伏并網后，白天陽光充足，升壓站箱房的站用電可通過光伏發電后直接供給站用變使用，余量上傳至公共電網，由于并網點設在匯集站的出線開關處，白天6臺升壓站的空載損耗由光伏業主承擔；夜晚由于無光照，太陽能電池板無法送出相應的直流電至逆變器。本工程使用的是深圳晶福源電子有限公司的I500KAPWR5型逆變器，逆變器在檢測直流電壓低至400V時，通過自身的低電壓閉鎖功能停止向系統輸出，以避免對電網的影響，從而停止向電網送電，而升壓站箱房的6臺1000kVA變壓器，由于并網開關未斷開，同時由于夜間箱變檢修、照明、保護用電負荷不到kW級，相當于升壓變一直處于空載運行狀態。

3．3 損耗分析

依據4.1可知，并網點處安裝計量裝置及相應的計量CT，由于該CT主要是用于上網發電計量，按照 《電能計量裝置技術管理規程》（DL/T448-2000）要求，電流互感器額定一次電流確定，應保證其在正常運行中的實際負荷電流達到額定值的60%左右，最低不應低于30%。本工程上網最大負荷6MW，最大上網電流為330安，而光伏正常發電約為其容量的一半，實際正常運行負荷電流約為180安，則電流互感器變比選擇300/5比較合適。

并網點處安裝的電能表為雙向表，白天用于計量上網電量，晚上用于計量用戶用電量，其CT變比選擇以上網上負荷的大小來定，而由于光伏并網后，晚上光伏電站受日照條件影響逆變器處于停止工作模式，升壓站的升壓變依據4.2所述，一直處于空載運行狀態。每臺升壓變的空載損耗為900W，6臺共計5.4kW，折合為10kV的最大電流僅為0.3安，僅為電流互感器額定值的千分之一，根本無法達到計量規程要求，達到互感器額定值的30%，造成無法計量，從而引起供電公司承提該部分的空載損耗，給供電公司造成了一定的經濟損失。

4 解決方法

為減少光伏并網對供電公司造成的電量損失，采用逆變器的空接點來控制高壓側并網開關，當夜間逆變器不工作時，通過逆變器的空接點來跳開高壓側并網開關，從而減少公司的電能損少，同時要求項目方安裝UPS電池，用以解決晚上箱變檢修及照明用電。其工作原理見圖2。

圖2 控制原理

A0為斷路器合閘控制信號接線點，從斷路器控制回路中引接101正電源與手動合閘接點，形成逆變器控制斷路器合閘回路。B0為斷路器分閘控制信號接線點，從斷路器控制回路引接101正電源與手動跳閘接點，形成逆變器控制斷路器跳閘回路。當逆變器直流電壓低于400V或逆變器故障時，B0回路作于斷路器跳閘。當逆變器直流電壓高于400V，并滿足并網條件時，A0回路作用于并網斷路器進行合閘。

5 總結

隨著國家電網公司不斷打造堅強智能電網，要求分布式電源至2020年要高滲透性接入比例達到15%，分布式光伏由于安全、可靠及投資少受到廣大用戶的青睞，大量光伏將接入公共電網，而通過本文的闡述，將極大減少光伏并網后對供電公司的電能損耗，對光伏用戶接入具有一定的指導意義和實用價值。

［1］國家電網公司.關于印發分布式電源接入系統典型設計的通知[Z].

［2］國家電網公司.關于印發分布式電源并網相關意見和規范的通知[Z].

［3］電能計量裝置技術管理規程[Z].