分布式光伏電站并網(wǎng)技術(shù)方案淺析

蔣從偉（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽蚌埠233000）

分布式光伏電站并網(wǎng)技術(shù)方案淺析

蔣從偉（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽蚌埠233000）

光伏發(fā)電的接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，在接入系統(tǒng)方案的編制過程中，涉及到系統(tǒng)一次、系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、系統(tǒng)自動(dòng)化等專業(yè)領(lǐng)域，本文主要針對(duì)相關(guān)的難點(diǎn)及重點(diǎn)加以分析，以供同行參考與借鑒。

分布式光伏電站；接入系統(tǒng)；并網(wǎng)技術(shù)

1 引言

根據(jù)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，政府積極鼓勵(lì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展，支持光伏發(fā)電并網(wǎng)，并出臺(tái)了相關(guān)優(yōu)惠政策，發(fā)展光伏項(xiàng)目在保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、提高地區(qū)電網(wǎng)自身供電能力等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。光伏發(fā)電的接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，既要保證光伏電源的可靠并網(wǎng)，又要確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。

2 光伏發(fā)電的分類

光伏發(fā)電分為以下三類：納入國(guó)家地面光伏電站指標(biāo)的光伏電站、納入國(guó)家分布式光伏發(fā)電指標(biāo)的光伏電站 （簡(jiǎn)稱“分布式光伏電站”）以及分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目。三類容量之和為地區(qū)光伏發(fā)電項(xiàng)目的總規(guī)模。

第二類分布式光伏電站是指 《國(guó)家能源局關(guān)于進(jìn)一步落實(shí)分布式光伏發(fā)電有關(guān)政策的通知》（國(guó)能新能[2014]406號(hào)）提到的在地面或利用農(nóng)業(yè)大棚等無(wú)電力消費(fèi)設(shè)施建設(shè)、以35kV及以下電壓等級(jí)接入電網(wǎng)、單個(gè)項(xiàng)目容量不超過2萬(wàn)kW且所發(fā)電量主要在并網(wǎng)點(diǎn)變電臺(tái)區(qū)消納的光伏電站項(xiàng)目。

本文以第二類分布式光伏電站為研究對(duì)象，結(jié)合安徽省能源局及安徽省電力公司的相關(guān)文件，針對(duì)光伏接入系統(tǒng)的技術(shù)方案進(jìn)行分析研究。分布式光伏電站并網(wǎng)的技術(shù)方案應(yīng)遵循 《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》（GBT19964-2012）、《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBT50866-2013）及《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（Q/GDW617-2011）等相關(guān)規(guī)程規(guī)范，同時(shí)仍需結(jié)合各地區(qū)的電網(wǎng)相關(guān)文件進(jìn)行特異化分析。

3 并網(wǎng)技術(shù)方案分析

分布式光伏電站接入系統(tǒng)方案編制過程中，涉及到系統(tǒng)一次、系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、系統(tǒng)自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域，涉及面廣，需按照建設(shè)規(guī)模、工程特點(diǎn)、發(fā)展規(guī)劃和電力系統(tǒng)條件合理去編制并網(wǎng)的技術(shù)方案。本文主要針對(duì)相關(guān)的難點(diǎn)及重點(diǎn)加以闡述，對(duì)于規(guī)程規(guī)范要求的常規(guī)配置不再贅述。

3.1 電力平衡及消納能力的研究

在編制接入系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)及電源規(guī)劃，進(jìn)行電力平衡分析，對(duì)于光伏項(xiàng)目較為集中的地區(qū)，應(yīng)以地區(qū)或變電站供區(qū)為單位，進(jìn)行電網(wǎng)消納能力的研究。

（1）對(duì)于以220kV、110kV變電站供區(qū)為單位進(jìn)行電網(wǎng)消納能力測(cè)算應(yīng)遵循以下原則：

①分析變電站35kV間隔資源情況，應(yīng)充分考慮電網(wǎng)規(guī)劃的預(yù)留間隔、已答復(fù)供電方案的客戶間隔、是否具有間隔擴(kuò)建余地等因素，再進(jìn)行間隔接入能力校核。

②220kV、110kV變電站和線路的可消納容量測(cè)算時(shí)考慮以下條件：系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，計(jì)列變電站最小負(fù)荷，且光伏電站最大出力（最大出力按裝機(jī)容量的80%計(jì)列）時(shí)，考慮多個(gè)光伏出力同時(shí)率（最大出力同時(shí)率可取0.9～0.95），通過各電壓等級(jí)接入該變電站的光伏電站所發(fā)電力允許通過主變?nèi)可纤颓也怀^主變、線路限額。

③若有其它小電源接入系統(tǒng)變電站，應(yīng)一并考慮消納能力測(cè)算。

（2）對(duì)于地區(qū)總消納容量應(yīng)綜合考慮地區(qū)已并網(wǎng)、在建的電源項(xiàng)目，按照自下而上、分層分區(qū)的原則，逐站、主變、逐線計(jì)算電網(wǎng)可消納容量。安徽省按照“先建先得”的原則分配電網(wǎng)消納容量和地區(qū)擬備案開工的指標(biāo)規(guī)模。當(dāng)變電站剩余可消納容量不能滿足接入新項(xiàng)目要求或地區(qū)已審規(guī)模超過省能源局下達(dá)當(dāng)年指標(biāo)規(guī)模的2倍時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)將告知項(xiàng)目業(yè)主和市發(fā)改委（能源局），暫停受理變電站供電區(qū)域或地區(qū)接入相關(guān)業(yè)務(wù)。

3.2 系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置

分布式光伏電站接入系統(tǒng)一般采用35kV電壓等級(jí)，兩種接入方式，一是專線接入系統(tǒng)變電站，此為首選，若條件不具備，也可采用T接線路接入系統(tǒng)。

35kV專線接入系統(tǒng)變電站時(shí)，建議并網(wǎng)線路兩側(cè)配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)；35kV T接線路接入系統(tǒng)時(shí)，宜配置三端光纖差動(dòng)保護(hù)，不具備條件時(shí)，可配置常規(guī)距離保護(hù)或電流保護(hù)。

需要關(guān)注以下幾個(gè)重點(diǎn)：

（1）電源并網(wǎng)后，為滿足上級(jí)線路重合閘投入要求，建議在上級(jí)線路主電源側(cè)配置單相PT，實(shí)現(xiàn)檢無(wú)壓重合閘；目前部分編制單位在做技術(shù)方案時(shí)未考慮檢無(wú)壓重合閘，認(rèn)為通過光伏電站的防孤島保護(hù)或其它安全自動(dòng)裝置可以確保無(wú)壓重合。筆者認(rèn)為必須校核重合閘時(shí)間是否與電源并、離網(wǎng)控制時(shí)間相配合，并與電網(wǎng)調(diào)度部門充分溝通后，謹(jǐn)慎處理。

（2）上級(jí)變電站已配置備自投裝置時(shí)，應(yīng)增設(shè)跳電源并網(wǎng)開關(guān)的二次回路。上級(jí)變電站為終端變，主變未配置間隙零序電壓和零序電流保護(hù)，應(yīng)按規(guī)程要求配置，并在動(dòng)作時(shí)聯(lián)跳電源并網(wǎng)開關(guān)。

上一級(jí)變電站一般為220kV或110kV變電站，部分變電站為智能站，按照國(guó)網(wǎng)公司的通用設(shè)計(jì)，220kV或110kV側(cè)采用智能化設(shè)備，采用GOOSE網(wǎng)跳閘，而35kV的保護(hù)按常規(guī)保護(hù)配置，備自投和零序保護(hù)聯(lián)跳并網(wǎng)開關(guān)時(shí)涉及到兩種不同系統(tǒng)之間的接口問題，編制單位往往會(huì)忽視這個(gè)問題，在做接入系統(tǒng)方案時(shí)未充分考慮具體實(shí)施方案及相關(guān)費(fèi)用。目前常用的方法是將原有的35kV常規(guī)保護(hù)裝置更換為帶有光口跳閘輸入的保護(hù)裝置。

（3）在光伏電站接入后，上級(jí)負(fù)荷線路形成雙端電源線路，原負(fù)荷側(cè)宜配置線路保護(hù)，因光伏電站提供的短路電流取額定電流的1.0～1.5倍之間，其提供的短路電流值較小，保護(hù)整定相對(duì)困難，靈敏度可能受限，編制單位必須綜合考慮各種因素，進(jìn)行詳細(xì)的保護(hù)整定計(jì)算，并與電網(wǎng)企業(yè)的保護(hù)專業(yè)充分溝通后，再確定是否加裝保護(hù)裝置。

3.3 系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化

安徽省現(xiàn)行調(diào)度規(guī)程對(duì)省調(diào)直接調(diào)度的電源管轄范圍劃分如下：

總裝機(jī)容量達(dá)30MW及以上的光伏等新能源電源（站）的發(fā)電設(shè)備，屬于省調(diào)調(diào)度管轄，裝機(jī)規(guī)模小于30MW的，屬于地調(diào)調(diào)度管轄。

3.3.1 電能計(jì)量

光伏發(fā)電站電能計(jì)量點(diǎn)（關(guān)口）原則上設(shè)在光伏發(fā)電站與電網(wǎng)的產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)。產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)的設(shè)置取決于發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)公司的出資方式。根據(jù)《安徽省能源局關(guān)于加快分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)等問題的通知》（皖能源新能 [2014]173號(hào)）要求，由市發(fā)改委（能源局）組織發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)公司共同協(xié)商研究送出工程建設(shè)方式及投資方式，市改委（能源局）以正式的會(huì)議紀(jì)要等書面形式予以明確。鑒于光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)的緊迫性，目前安徽省大多由發(fā)電企業(yè)出資建設(shè)接入工程。

接入工程由發(fā)電企業(yè)建設(shè)時(shí)，若采用35kV專線接入系統(tǒng)變電站，計(jì)量點(diǎn)一般設(shè)置在系統(tǒng)側(cè)變電站，關(guān)口表按主/副方式配置，光伏發(fā)電側(cè)設(shè)置校核關(guān)口表；若35kV T接線路接入系統(tǒng)時(shí)，產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)位于T接點(diǎn)，一般不適宜安裝電能計(jì)量裝置，關(guān)口計(jì)量點(diǎn)可由光伏發(fā)電站業(yè)主與電網(wǎng)企業(yè)協(xié)商確定。

根據(jù)光伏電源的發(fā)展情況，國(guó)家實(shí)時(shí)調(diào)整光伏電站上網(wǎng)電價(jià)，考慮到分期建設(shè)的光伏項(xiàng)目在納入補(bǔ)貼目錄、國(guó)家資金撥付以及電價(jià)批復(fù)上均可能出現(xiàn)不一致的情況，除常規(guī)配置上網(wǎng)結(jié)算關(guān)口外，應(yīng)在發(fā)電側(cè)設(shè)置能夠區(qū)分分期發(fā)電量的關(guān)口表，以便于后續(xù)對(duì)分期項(xiàng)目的電費(fèi)和補(bǔ)貼進(jìn)行分別結(jié)算。3.3.2同步相量測(cè)量裝置的配置原則

根據(jù)規(guī)程規(guī)范，220kV及以上接入的光伏發(fā)電站應(yīng)配置同步相量測(cè)量裝置（PMU），而安徽電力調(diào)度控制中心的《安徽電網(wǎng)2016年網(wǎng)源協(xié)調(diào)工作會(huì)會(huì)議紀(jì)要》（調(diào) [2016]27號(hào)）要求：安徽省調(diào)管轄的并入35kV及以上電網(wǎng)的光伏電站應(yīng)建設(shè)網(wǎng)源動(dòng)態(tài)性能在線監(jiān)測(cè)功能，并將相關(guān)信息通過PMU及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入省調(diào)源網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能在線監(jiān)測(cè)主站。故總裝機(jī)容量達(dá)30MW及以上的光伏電站需配置一套同步相量測(cè)量裝置。

3.3.3 無(wú)功電壓控制系統(tǒng)的配置原則

根據(jù)安徽電力調(diào)度控制中心的《安徽電網(wǎng)2016年網(wǎng)源協(xié)調(diào)工作會(huì)會(huì)議紀(jì)要》（調(diào)[2016]27號(hào)）要求：為提升安徽各級(jí)電網(wǎng)無(wú)功電壓調(diào)節(jié)能力，各相關(guān)發(fā)電企業(yè)應(yīng)配合調(diào)度機(jī)構(gòu)開展“全網(wǎng)優(yōu)化AVC系統(tǒng)”建設(shè)，35kV及以上并網(wǎng)的新能源機(jī)組2016年底前，全部接入地調(diào)AVC系統(tǒng)。故以35kV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的光伏電站需配置一套無(wú)功電壓控制系統(tǒng)。

3.3.4 自動(dòng)化設(shè)備配置明細(xì)

根據(jù)規(guī)程規(guī)范及安徽省電力公司的相關(guān)文件，光伏電站的自動(dòng)化設(shè)備配置如下：

光伏總裝機(jī)規(guī)模小于30MW的，屬于地調(diào)調(diào)度管轄，光伏電站一般需配置1套電能量采集裝置、1套電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備及二次系統(tǒng)安全防護(hù)、1套全站時(shí)間同步裝置、1套光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)、1套有功功率控制系統(tǒng)、1套無(wú)功電壓控制系統(tǒng)、1套電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置。

光伏總裝機(jī)規(guī)模30MW及以上的，屬于省調(diào)調(diào)度管轄，需額外增設(shè)以下設(shè)備：1套電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備及二次系統(tǒng)安全防護(hù)、1套同步相量測(cè)量裝置、1套調(diào)度生產(chǎn)管理系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

光伏發(fā)電接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照就地消納、技術(shù)先進(jìn)、近遠(yuǎn)期適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行靈活可靠、源網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展等原則考慮。本文探討了分布式光伏電站并網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)問題，以供技術(shù)方案編制人員參考與借鑒。

[1]《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》（GBT19964-2012）.

[2]《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBT50866-2013）.

[3]《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》（Q/GDW 617-2011）.

TM615

A

2095-2066（2016）24-0094-02

2016-8-13

蔣從偉（1968-），女，高級(jí)工程師，本科，主要從事電力規(guī)劃和設(shè)計(jì)評(píng)審工作。