分布式光伏電源并網影響與應對措施

陳沛華 趙會茹 李娜娜

（1.國網新疆電力公司，烏魯木齊 830063； 2.華北電力大學，北京 102206）

隨著分布式電源技術的發展，在國家有關政策的支持下，分布式光伏電源將得到迅猛發展，呈現如下特點：

1）分布式光伏電源發展迅速，近幾年將呈爆發式增長態勢。

2）光伏電源項目分散多點并入10kV 及以下低壓用戶電網，單個項目電量小、投資小，并網點多。

3）各種技術規程和管理規定還在不斷完善過程中，運行經驗有待總結提升。

4）分布式光伏電源的并網改變了原來的單電源、輻射型供電網絡結構。

5）分布式光伏電源并網接口部分為基于電力電子技術的變流器，其特點決定了在外部電網故障時，光伏電源能夠提供的短路電流非常有限，一般不超過1.5 倍額定電流，且持續時間非常短。

1 分布式光伏電源并網影響分析

1.1 對檢修人身安全方面的影響

分布式光伏電源的接入使得配電網由傳統輻射式的單端網絡變成了一個遍布電源和用戶互聯的多端網絡，電力潮流也不再單向地從變電站母線流向各負荷，給配電網檢修帶來安全隱患，主要是在計劃停電檢修的區域內有可能會存在“孤島”運行的分布式光伏電源，造成反送電，從而威脅檢修人員人身安全。

1.2 低壓并網點設備不具備“明顯斷開點”

10kV 并網點設置在10kV 開關柜內，能滿足現行《電力安全工作規程》關于“明顯斷開點”、“驗電”、“接地”、“掛牌”等安全措施要求。但是，220V/380V 并網點基本采用2～3 級空氣開關，均不具備“明顯斷開點”的功能，雖然可以“驗電”但在用戶側基本不具備“接地”能力，只有向公網延伸至低壓環網柜處才能安裝“接地”，造成傳統要求的在檢修工作地點處裝設接地難以落實。

1.3 對配電網保護自動化的影響

1）配電網保護方面

當配電網發生線路故障時，由于系統和分布式光伏電源都會提供短路電流到故障點，使得配網中短路電流的大小、流向以及分布發生改變，此故障電流比分布式光伏電源并網前變小。因此，繼電保護只能檢測到系統提供的短路電流，降低了保護的靈敏度，嚴重時保護感受不到故障電流，造成拒動。另外，饋線的保護將感受到分布式光伏電源提供的故障電流，由于保護不經方向閉鎖，如果該電流足夠大，將導致保護誤動。

在目前分布式電源容量滲透率較低時，其接入基本上對現有的配電網保護配置保護不會造成實質性影響，但應對相關保護定值進行校核。當分布式電源滲透率較高超過一定比例時，分布式光伏電源的接入將對配電網保護配置，特別是不帶方向電流型保護產生一定影響。

2）配電網自動化方面

在以電力電子并網接口為主的配電網中，分布式光伏電源在失去大電網支撐后，需要進行孤島區域的實時識別，防止形成非計劃孤島供電區域。由于電網公司不是分布式光伏電源的運營主體，當分布式光伏電源大規模并入后，配電網運行調度需要從運營主體接入分布式光伏電源的實時運行數據和信息，根據實時數據信息采用優化調度方案對分布式光伏電源有功出力和無功出力進行控制，這就需要進一步加強配電網通信網絡建設，并解決隨之而來的信息安全的問題。

1.4 對配電網電能質量的影響

1）系統電壓方面

分布式光伏電源并入配電網后，配網變為多電源網絡結構，改變了原先潮流的大小和方向，穩態電壓也隨之變化，配電網饋線電壓分布變化的大小與光伏出力大小、接入地點相關。穩態時，分布式光伏電源輸出的無功使得饋線各負荷節點的電壓被升高，電壓升高的大小同樣與分布式光伏電源接入位置和發電出力大小相關。

根據《分布式電源接入電網技術規定》中的要求，當分布式光伏電源并網后，公共節點的電壓偏差范圍要滿足《電能質量供電電壓偏差》（GB/T 12325—2008）規定，即：35kV 節點電壓正、負偏差范圍絕對值之和要小于或等于標稱電壓的10%，20kV 及以下三相節點電壓偏差范圍要小于或等于標稱電壓的±7%；220V 單相節點電壓偏差范圍要小于或等于標稱電壓的+7%，-10%。

2）諧波注入方面

隨著分布式光伏電源大量并網，引入了大量電力電子轉換器，使得非線性負載大量增大，非線性負載又導致電網電壓、電流波形發生畸變，造成諧波污染。分布式光伏電源運行方式和轉換器工作模式直接影響諧波的幅度和階次。分布式光伏電源的諧波來源包括逆變器內部產生的50Hz 較差基波波形和高頻開關產生的階次諧波。當分布式光伏電源并入較弱電網時，就會出現明顯的諧波污染，配電網的電壓波形、電流波形畸變難以得到補償。

《分布式電源接入配電網運行控制規范》中規定：當分布式光伏電源并入配電網后，各節點電能質量應滿足Q/GDW 480 的要求，其互聯接口應具備電能質量監測和記錄功能；分布式電源接入配電網后，當節點的電能質量不滿足要求時，應產生報警信息；以三相接入配電網的分布式電源，其運行管理方應將該信息上報至電網調度機構，以單相接入配電網的分布式電源，其運行管理方應記錄報警信息以備電網調度機構查閱；當接入配電網的分布式電源導致節點電能質量不滿足Q/GDW 480 的要求時，其運行管理方應采取改善電能質量措施，在采取改善措施后仍無法滿足要求時，電網調度機構可直接斷開該分布式電源，分布式電源運行管理方應進行整改，電能質量滿足要求時方可重新并網。

1.5 分布式光伏電源運行的安全基礎薄弱

分布式光伏電源的運行監控絕大多數都由光伏產權所有者管理，但管理單位普遍技術力量不高，安全運行能力較為薄弱，安全管理較差，主要依靠廠商和電網公司配電網管理單位，而公共電網則是集中控制，系統安全管控面臨新課題。另外，還存在未向電網公司報裝的情況，用戶內部安裝分布式電源的容量和并網計劃未經過電網公司進行方式和保護校核，不利于電網調度及運行安全管理工作的開展，對雙方安全構成威脅。

1.6 大規模分布式光伏電源需要較高的系統備用

由于分布式電源并網，使得電力規劃、負荷預測、和生產運行增加了很多不確定性。當分布式光伏電源大規模發展時，難以準確預測供需負荷的變化，特別是白天難以預料光伏發電的出力，給電力平衡帶來困難，這將影響配電網后續規劃的準確程度。由于太陽光輻射變化的不均衡性、隨機性、波動性、間歇性等特點致使光伏電源輸出功率波動很大，光伏電站可調可控性弱，大量分布式光伏電源并網后，電力系統安全穩定運行需要較高的發電備用容量和系統備用容量，隨著分布式光伏電源規模不斷擴大，系統安全穩定運行需要研究應對策略。

2 應對措施

2.1 完善入網規劃和運營監管

根據保證電網和電站安全穩定運行的各方面要求，針對分布式光伏電源并網，尤其居民用戶光伏項目并網，開展技術規定和規范標準的深入研究。對于不同區域、不同電壓等級、不同裝機容量的光伏電源并網項目，開發新型運行監控信息系統。依托電科院強化分布式光伏電源并網前的安全性評價和技術監督，加強并網調試檢測和電能質量評估，對于分布式光伏電源并網引起電壓、電流波形畸變的項目，要求配備相應治理諧波裝置，在光伏電站并網后開展電能質量實時在線監測。

2.2 完善相關安全規程規范

依據分布式光伏電源并網運行特點，增加相關配電網檢修工作注意事項、優化作業流程，及時修訂、健全配電運維現場規程。總結分布式光伏電源運行安全經驗，研究保證安全的技術措施，完善相關配電網電力安全工作規程。

2.3 嚴格并網設備安全技術要求

1）以10kV 電壓接入電網的分布式光伏電源，其并網點應安裝易操作、具有明顯斷開點的開斷設備，電網側應能接地。

2）以220V/380V 電壓接入電網的分布式光伏電源，其并網點應安裝易操作、具有明顯開斷指示的開斷設備，并建議明確要求并網點安裝具有漏電保護的開關。

3）并網點設備（特別是逆變器）調試驗收應由具備相應資質單位進行，并出具合格的報告。規范并網接口功能，并嚴格測試把關，防止具有離網運行時誤合閘造成對外供電或非同期。

4）裝設于配電變壓器低壓母線處的反孤島裝置應與低壓總開關、母線聯絡開關間應具備操作閉鎖功能，并根據有關技術規定要求進行定期核算，保證功能可靠。

2.4 規范光伏電源公用電網側安全管理

制定分布式光伏電源安全管理規范，進一步明確運行、檢修相關安全管理工作要求。

1）做好基礎管理工作。接入分布式電源的電網管理單位應及時掌握分布式電源接入情況，核實并網運行實際，完善基礎臺賬，在分界處設置標識，并在系統接線圖上清晰標注。現場設備應具有明顯操作指示，便于操作及檢查確認，操作人員應熟知現場設備和運行方式后，確認無誤后再進行分布式發電設備操作。

2）規范檢修作業流程。梳理分布式光伏電源并網后的配電網檢修作業流程，明確光伏電站配合操作流程，進行流程規范，確保日常運維檢修作業時的人身、電網、設備安全。重視并網專用斷路器和防孤島運行裝置的應用和日常巡視檢查，在光伏并網安全運行中發揮作用。

3）做好檢修安全措施。在有分布式電源接入的配電網系統開展停電作業時，應按照電力安全工作規程要求，在工作地段可能來電的各側落實停電、驗電、掛地線等安全措施，將工作人員置于可靠的接地線保護范圍內。若以空氣開關等無明顯斷開點的設備做為停電隔離點，則應采取加鎖和掛牌等措施防止誤送電。在220V/380V 低壓分支線或入戶線上工作，不得直接接觸導線的裸露部分，并做好防止相間短路的安全措施。

4）做好停送電安全防護。電網側企業停電檢修，應明確告知相關分布式光伏電源用戶停送電時間。由電網側企業操作的設備，應告知分布式電源用戶，并采取加鎖、掛牌等防止誤送電措施。

2.5 做好分布式光伏電源業主方的安全管理

通過并網協議或供售電合同協議簽訂等手段，明確安全職責，做好對分布式光伏電源業主（運行）單位的宣傳、培訓工作，要求其服從調度指令，明確設備操作權限和流程，配合電網做好相關安全措施。在公網停電檢修時，不得擅自并網發電。

3 結論

分布式光伏電源發展迅速，有些項目和技術，如微電網相關研究還處于起步階段，相關規劃、設計、運行及維護等相應標準也都在不斷完善過程中，相關實踐經驗較為缺乏，在電網安全穩定運行和安全管理上應該引起高度重視。

[1] 國家電網公司.電力安全工作規程（變電部分）[M].北京: 中國電力出版社,2013.

[2] 國家電網公司.電力安全工作規程（配電部分）（試行）[M].北京: 中國電力出版社,2014.

[3] 陳赟.風力發電和光伏發電并網問題研究[D].上海:上海交通大學,2009.

[4] 王惠祥.太陽能光伏并網發電系統研究[D].杭州: 浙江大學,2012.

[5] 白熊.分布式光伏電源接入配電網典型設計與優化分析研究[D].北京: 華北電力大學,2011.