分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度的探討

黃志強（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度的探討

黃志強
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

摘 要：光伏發(fā)電并網(wǎng)體系最關(guān)鍵的就是光伏組件、匯流箱、逆變器、升壓變壓器、并網(wǎng)接入點、配套通訊體系。分布式光伏發(fā)電屬于新型能源，有著很大的發(fā)展空間及前景，分布式光伏發(fā)電能夠有效的緩解當(dāng)下的能源危機，不過大規(guī)模的接進分布式光伏發(fā)電會嚴(yán)重的影響配電系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；并網(wǎng)調(diào)度；調(diào)度管理

近年來國家相關(guān)政策對光伏發(fā)電的支持以及分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的深化探究，其相關(guān)構(gòu)建成本持續(xù)下降，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)運用率不斷提升。不過，分布式光伏發(fā)電較大規(guī)模的接進直接影響了配電網(wǎng)的穩(wěn)定，在并網(wǎng)時應(yīng)全方位考慮其接入點的過電壓、直流注進、諧波注進、繼電保護配置以及相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)潮流變化，這樣才能有效的保障電力體系的運行安全。

1　光伏發(fā)電并網(wǎng)體系

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)體系是運用半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)把相關(guān)的光子能量轉(zhuǎn)化為直流電能，直流電能在經(jīng)過一定程度的匯流升壓逆變后逆變?yōu)槿唷?0Hz的單相或三相交流電，大中型的光伏電站則繼續(xù)經(jīng)過進一步匯流再通過升壓變壓器提升至更高一級電壓，最終并進高壓電網(wǎng)（如圖1所示）。

2　光伏發(fā)電體系保護裝置

根據(jù)保護裝置的保護范圍，光伏發(fā)電系統(tǒng)分為逆變設(shè)備之電網(wǎng)間交流保護設(shè)備、逆變設(shè)備保護設(shè)備、光伏板至逆變設(shè)備之間的直流保護設(shè)備。

2.1 逆變設(shè)備至電網(wǎng)間交流保護

光伏電站的相關(guān)并網(wǎng)線路一般配置獨立的保護裝置。位于電網(wǎng)側(cè)的主要配置主保護和后備保護，主保護主要為電流速斷保護，其特點是零秒速動，其可以迅速的將相關(guān)事故進行切除，后備保護主要為限時速斷保護，屬于臨近或者是下級存在事故時進行帶時限切除的一種有效保護，而光伏電站側(cè)一般只是進行主保護配置，通常后備保護是不配置的。

2.2 逆變設(shè)備保護

逆變器中一般主要配置有電流、頻率、電壓控制和防孤島保護。光伏逆變器具備一定的過電流能力，在電網(wǎng)中出現(xiàn)短路時會向電網(wǎng)系統(tǒng)輸出一定的短路電流，一般不應(yīng)該大于額定電流的1.5倍。并網(wǎng)的光伏電站要求配置防孤島保護，要是光伏電站出現(xiàn)孤島模式，防孤島保護就能飛速的進行檢測，經(jīng)過對應(yīng)邏輯部分執(zhí)行以及電網(wǎng)鏈接斷開。防孤島保護方法是有著很多分類的，最常見的是被動式及主動式，這兩種方式一定要同時具備，被動防孤島保護方法其關(guān)鍵是電壓的相位跳動、頻率變化率以及三次電壓諧波變動；相對的主動防孤島保護方法關(guān)鍵是電流脈沖、無功功率變動、有功功率變動、頻率偏離的注進所導(dǎo)致的阻抗變動。

2.3 光伏板至逆變設(shè)備之間的直流保護設(shè)備

逆變器設(shè)備至太陽能光伏板間的配置直流保護，一般是利用空氣開關(guān)來呈現(xiàn)的，因為逆變器在靠近電網(wǎng)體系側(cè)時已經(jīng)裝設(shè)了逆變器保護，另一側(cè)是不需要裝設(shè)的，只要在相關(guān)光伏板側(cè)進行直流保護配置。因為光伏板是需要較為特殊的材料來制作的，在負(fù)荷電流較大時可以設(shè)定最大額定電流為相對應(yīng)的限制時，光伏板則會開始板面破裂及鼓肚等現(xiàn)象，這時空氣開關(guān)就一定要使用高精度的材料來制作，這樣才能充分的滿足逆變設(shè)備至光伏板間的直流保護運作需求及要求，直流開關(guān)開斷電流是對應(yīng)光伏板的最大額定電流進行選擇整定。

3　分布式發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度

3.1 并網(wǎng)調(diào)度管理范圍規(guī)劃

目前根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度管理規(guī)則，電網(wǎng)調(diào)度只是管理至配電網(wǎng)及光伏電源連接的電網(wǎng)進線對應(yīng)并網(wǎng)接入點（正常為產(chǎn)權(quán)分界點）電氣裝置，在并網(wǎng)接入點之下的電氣裝置是由光伏發(fā)電用戶自行管理且操作維護的，其相關(guān)的裝備屬于電網(wǎng)調(diào)度所許可的裝置。若是光伏發(fā)電經(jīng)過逆變設(shè)備斷路器的解環(huán)以及合環(huán)操作，則是需要電網(wǎng)調(diào)度的同意。

3.2 光伏發(fā)電并網(wǎng)投運

光伏電源的投運順序有五個關(guān)鍵的步驟，第一步是經(jīng)由電網(wǎng)調(diào)度指揮，用系統(tǒng)帶保護的相關(guān)分段、分支、環(huán)網(wǎng)以及開閉所的開關(guān)，對光伏電源并網(wǎng)線路進行沖擊，在站內(nèi)的母線和相關(guān)附屬裝置進行充電，在第一步正常之后，開始第二步，經(jīng)由光伏發(fā)電依據(jù)從上至下原則，對光伏電站的內(nèi)部附屬裝置、電力電纜進行一定程度的充電，逆變設(shè)備交流輸進側(cè)帶電正常，注意逆變裝置內(nèi)的交流開關(guān)應(yīng)斷開；第三步是經(jīng)由光伏發(fā)電站把相對應(yīng)的光伏板至逆變設(shè)備直流位置進行一定的沖擊，在完成直流輸進回路充電時，逆變設(shè)備裝置內(nèi)的直流開關(guān)應(yīng)合上并保持運作良好；第四步是光伏電源內(nèi)部的逆變設(shè)備所裝設(shè)的相關(guān)交流開關(guān)合上并保持良好的運行；第五步是光伏電源的鏈接光伏板并網(wǎng)開關(guān)應(yīng)該進行時限性調(diào)整，經(jīng)過依據(jù)光伏發(fā)電自身裝置的差別展開20s～300s范圍展開一定的整定，這時通過該可調(diào)動的延時時間之后，則就可以將并網(wǎng)開關(guān)啟動，把光伏電源及對應(yīng)配電網(wǎng)實行并網(wǎng)。

3.3 并網(wǎng)發(fā)電計劃管理

圖1 光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

光伏電源并網(wǎng)發(fā)電應(yīng)該依據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)來指定對應(yīng)計劃展開發(fā)電，在并網(wǎng)光伏電源的容量較大時就需要功率控制系統(tǒng)的安裝，與火力發(fā)電廠的對應(yīng)AGC系統(tǒng)相同，控制光伏電源有功功率的輸出并網(wǎng)，并快速的接受電網(wǎng)調(diào)度的有功出力的控制指令，在依據(jù)該系統(tǒng)進行自動執(zhí)行，光伏電源有功功率的正常穩(wěn)定輸出最大的功率與變化率要依據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的給定值，并依據(jù)遠(yuǎn)動信號對其展開跟蹤考核，光伏電源功率輸出會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，特別是在系統(tǒng)電網(wǎng)的特殊運行方式及事故時，光伏電源的相關(guān)功率輸出影響也是極為明顯。光伏電源會隨著太陽光的輻射度而降低，其輸出功率也會降低，尤其是在雷雨天氣時，光伏電源會受到極大的影響，其對應(yīng)輸出功率會急速降低，這也就需要光伏電源應(yīng)具有輸出功率變化率的限制力。實際上分布式光伏接入容量比較小時，其對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響也不大，電網(wǎng)調(diào)度就不會下達發(fā)電功率曲線，在達到一定容量后，這就要求按發(fā)電功率曲線運行，以便于達到電網(wǎng)系統(tǒng)潮流影響。因為光伏板不會產(chǎn)生無功功率，其只具有輸出有功功率，這需要從電網(wǎng)吸收較少的無功，該狀態(tài)下由于要求光伏電源參與電網(wǎng)系統(tǒng)的無功電壓調(diào)節(jié)，光伏電源在早期建設(shè)時需要配置自動無功補償設(shè)備，并且其要運行電氣裝置就必須是有載調(diào)壓。對較小或者是早期的小容量臨時性并網(wǎng)光伏電源，只需對相關(guān)月度并網(wǎng)電量展開一定的考核管理，由于其對電網(wǎng)系統(tǒng)影響不大，則就不需要裝設(shè)功率控制系統(tǒng)，不過要確保并網(wǎng)裝置的安全穩(wěn)定運作。

3.4 光伏電源解合環(huán)

在光伏發(fā)電正常運作之后，一般是依據(jù)太陽光，經(jīng)過相對應(yīng)的逆變器設(shè)備展開自動化檢測，自動的完成相關(guān)并網(wǎng)發(fā)電操作；而展開計劃性退網(wǎng)時，光伏電源應(yīng)該先經(jīng)過斷開光伏板側(cè)的直流開關(guān)，逆變設(shè)備停機后再斷開相關(guān)逆變設(shè)備側(cè)的交流開關(guān)，并依據(jù)實際狀況對設(shè)備進行停電操作。當(dāng)光伏電源的并網(wǎng)容量不大時，可不用斷開光伏板側(cè)直流開關(guān)，可進行直接的逆變設(shè)備停機操作，或者是逆變設(shè)備側(cè)的交流開關(guān)斷開；光伏電源展開計劃性并網(wǎng)時，可依據(jù)上步驟逆程序進行。光伏電源的輸出功率大時，在啟動并網(wǎng)時要依據(jù)其相關(guān)輸出有功功率逐步并網(wǎng)，以便于保障其相關(guān)變化不會超出所設(shè)置的最大功率變化率，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運作，退網(wǎng)切除光伏電源有功功率時還要注意在電網(wǎng)允許的功率變化范圍之內(nèi)；若是裝置出現(xiàn)事故時或者是電網(wǎng)體系出現(xiàn)事故時，光伏電源的非計劃退網(wǎng)應(yīng)由逆變設(shè)備和保護裝置展開自動檢測，自動完成解合環(huán)的相關(guān)操作，并即刻將事故點隔離，以便于有效的防止故障蔓延。

結(jié)語

分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)調(diào)度的主要特點就是太陽電池組件來產(chǎn)生一定的直流電，通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)化成符合電網(wǎng)需求及要求的交流電，最終接入配電網(wǎng)。隨著嚴(yán)峻的能源形勢以及人類生態(tài)環(huán)境惡化促使世界光伏產(chǎn)業(yè)及市場發(fā)展迅猛，分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)容量將不斷提升，而光伏電站主要保護配置在并網(wǎng)逆變器中，其裝置功能的優(yōu)劣和多套裝置之間的配合整定問題將會影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。所以對光伏并網(wǎng)發(fā)電以及相關(guān)技術(shù)的深入探討有著很大的實用性意義。

參考文獻

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中圖分類號：TM615

文獻標(biāo)識碼：A

作者簡介：黃志強（1977—），男，廣東江門人，大學(xué)本科，技師，長期從事電力系統(tǒng)調(diào)度運行管理工作。