分布式光伏接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的影響與管控

梅偉 萬(wàn)長(zhǎng)江 熊翠英

【摘 ?要】隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，結(jié)合分布式光伏電源的工作原理，分析了分布式光伏并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的幾個(gè)不利影響，包括電網(wǎng)運(yùn)行控制不佳、電能質(zhì)量受損、產(chǎn)生孤島效應(yīng)等，對(duì)此提出了有針對(duì)性的改進(jìn)措施，以提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

【關(guān)鍵詞】分布式;光伏并網(wǎng);配電網(wǎng);影響;措施

引言

我國(guó)針對(duì)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源緊張之間的矛盾問(wèn)題，提出了節(jié)能減排的口號(hào)，以此減少對(duì)不可再生能源的依賴，使用可再生的新能源進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行與活動(dòng)。我國(guó)的供電局勢(shì)一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，因此國(guó)家電網(wǎng)、供電單位提出了多方面的改進(jìn)措施，例如西電東輸、峰谷供電等，但是這僅能緩解部分供電危機(jī)，而采用目前應(yīng)用效果極佳的分布式光伏發(fā)電技術(shù)，可以保證滿足區(qū)域內(nèi)所有用電群體的用電需求，確保人們可以順利開(kāi)展各項(xiàng)活動(dòng)。

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽(yáng)能進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，可以使用太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽(yáng)的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)發(fā)出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產(chǎn)出電能，這種電能可以作為有效的電源供應(yīng)給所需的人使用。光伏電源的裝置結(jié)構(gòu)主要包括三部分，即控制器、太陽(yáng)能電池板、逆變器，在共同作用下進(jìn)行電能的發(fā)電與儲(chǔ)存。這種電源的電壓等級(jí)較低，在生產(chǎn)使用的過(guò)程中，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，使用靈活，尤其是對(duì)于一些偏遠(yuǎn)山區(qū)的居民而言，使用太陽(yáng)能供電的效果好于電網(wǎng)供電，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)非常明顯。在使用區(qū)域發(fā)電后，該電源可以獨(dú)立使用，或者可以連接周邊的配電網(wǎng)共同配電，如圖1所示。其有著較強(qiáng)的地區(qū)適應(yīng)性，儲(chǔ)備的電能基本可以供應(yīng)本地區(qū)人們的用電所需。但是在進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化時(shí)，太陽(yáng)能受氣候等因素干擾，容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況，并網(wǎng)運(yùn)行可能會(huì)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使得電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)控?zé)o法順利進(jìn)行。現(xiàn)階段，國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)于分布式光伏并網(wǎng)工作提出了規(guī)范性要求，使得光伏電源需要按照要求進(jìn)行并網(wǎng)輸電，減少并網(wǎng)后的不利影響。要求指出，首先，并網(wǎng)后光伏電源可以為電網(wǎng)輸送電力資源，且能夠促使電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。其次，接入的光伏電源數(shù)量需要控制，多個(gè)電源的總體影響較大，且接入的總?cè)萘啃杩刂疲豢沙^(guò)上級(jí)變壓器有效負(fù)荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10KV以上;根據(jù)電網(wǎng)條件、裝機(jī)容量，確定并網(wǎng)電壓等級(jí)，一般光伏電源的電壓值處于8KV以下，或者低于8KV時(shí)，配電網(wǎng)的電壓值即為220KV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，則可以先進(jìn)行低電壓的并網(wǎng)。

2分布式光伏電源接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的影響

2.1對(duì)電能質(zhì)量的影響

光伏發(fā)電通過(guò)光伏組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電能，再通過(guò)并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并入配電網(wǎng)。在將直流電逆變?yōu)榻涣麟姷倪^(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量諧波。分布式光伏電源接入電后，其開(kāi)關(guān)器件頻繁導(dǎo)通關(guān)斷易產(chǎn)生開(kāi)關(guān)頻率附近的諧波分量，對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染，影響電能質(zhì)量。

2.2對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定的影響

光伏發(fā)電很容易受外界環(huán)境（如光照、溫度、濕度等）的影響導(dǎo)致出力出現(xiàn)間歇性和隨機(jī)性。光伏發(fā)電輸出功率的變動(dòng)會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的輸出，使電網(wǎng)的電壓及頻率發(fā)生波動(dòng)。

2.3對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)的影響

分布式光伏電源接入后，配電網(wǎng)線路由輻射線路變?yōu)殡p端甚至多端電源線路，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)及光伏電源都向故障點(diǎn)提供短路電流，從而改變了流經(jīng)保護(hù)裝置的電流，將對(duì)電流保護(hù)的靈敏性和選擇性產(chǎn)生影響，使繼電保護(hù)裝置可能發(fā)生誤動(dòng)、拒動(dòng)等。

2.4對(duì)重合閘的影響

當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，變電站側(cè)斷路器先跳閘，若配電網(wǎng)線路重合閘時(shí)間小于光伏電源解列時(shí)間，系統(tǒng)側(cè)線路重合時(shí)，光伏電源還未跳開(kāi)，易引起系統(tǒng)側(cè)與光伏側(cè)非同期合閘，產(chǎn)生的沖擊電流可能使繼電保護(hù)誤動(dòng)作，甚至造成光伏側(cè)設(shè)備損壞。另外，由于系統(tǒng)側(cè)斷路器跳開(kāi)，故障點(diǎn)已與系統(tǒng)側(cè)隔離，如果光伏電源尚未與故障點(diǎn)隔離，將仍為故障點(diǎn)提供短路電流，導(dǎo)致重合閘失敗。

2.5可能出現(xiàn)“孤島”運(yùn)行。

分布式光伏電源接入配電網(wǎng)后，當(dāng)電網(wǎng)由于線路故障、頻率、電壓越限等原因致使光伏電源與配電網(wǎng)斷開(kāi)，但光伏電源仍與本地負(fù)載連接，繼續(xù)向負(fù)載供電，就會(huì)形成一個(gè)供電子系統(tǒng)，成為“孤島”。“孤島”運(yùn)行將會(huì)引發(fā)諸多問(wèn)題，如威脅線路運(yùn)維人員的人身安全;與主網(wǎng)非同步重合閘造成操作過(guò)電壓，影響“孤島”地區(qū)用戶電能質(zhì)量等。

3分布式光伏電源接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)控運(yùn)行的管理措施

3.1管控措施

嚴(yán)把并網(wǎng)光伏電源設(shè)備安全關(guān)。調(diào)度部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)并網(wǎng)光伏電站設(shè)備的審核和驗(yàn)收，保證其設(shè)備手續(xù)齊全、質(zhì)量合格。在光伏電站并網(wǎng)時(shí)，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其電能質(zhì)量進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定才能并網(wǎng)。要求并網(wǎng)光伏電站在其投切時(shí)系統(tǒng)電壓波動(dòng)滿足國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。要求并網(wǎng)光伏電站按裝機(jī)容量的50%配置無(wú)功補(bǔ)償裝置，使其功率因數(shù)補(bǔ)償后達(dá)0.9左右，滿足無(wú)功就地平衡的原則。

3.2規(guī)范調(diào)控人員停送電操作

調(diào)控人員應(yīng)全面掌握已接入電網(wǎng)的分布式光伏電源點(diǎn)情況（包括并網(wǎng)點(diǎn)、發(fā)電容量、運(yùn)行方式、聯(lián)系方式等），工作時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度規(guī)程進(jìn)行停送電操作，防止電氣誤操作。電網(wǎng)側(cè)供電設(shè)備停電檢修，及時(shí)告知分布式光伏電源單位;電網(wǎng)側(cè)設(shè)備停電檢修結(jié)束、恢復(fù)送電時(shí)，分布式光伏電源用戶應(yīng)按次序并網(wǎng)。

3.3加強(qiáng)日常調(diào)度管理

光伏電站的運(yùn)行應(yīng)由具備資質(zhì)的運(yùn)行人員負(fù)責(zé)，在運(yùn)行中應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度指揮，不得以任何借口拒絕或者拖延執(zhí)行調(diào)度指令。分布式光伏電源的并網(wǎng)、解列應(yīng)事先得到電網(wǎng)調(diào)度的同意，未經(jīng)同意，光伏電站運(yùn)行人員不得隨意操作解列或并列。正常運(yùn)行時(shí)，光伏電站有功功率、無(wú)功功率控制由電站自行負(fù)責(zé)，在電網(wǎng)檢修或事故方式下，則應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度下達(dá)的命令。

3.4加強(qiáng)設(shè)備檢修及方式管理

在涉及分布式光伏電源的停送電操作和檢修工作中，調(diào)度部門(mén)必須更加嚴(yán)格執(zhí)行“兩票三制”，確保安全措施落實(shí)到位。作業(yè)前核實(shí)作業(yè)范圍內(nèi)是否有分布式光伏電源，是否已落實(shí)有關(guān)停電措施，驗(yàn)明作業(yè)地點(diǎn)是否有電并核對(duì)狀態(tài)，采取相應(yīng)的安全措施。由分布式光伏電源供電的設(shè)備，在檢修安排、安全措施布置和倒閘操作中應(yīng)按帶電設(shè)備處理。

3.5合理配置線路保護(hù)裝置

分布式光伏電源聯(lián)絡(luò)線，宜配置光差保護(hù)，應(yīng)配置階段式方向過(guò)電流保護(hù)，且具備方向判別功能。重合閘應(yīng)檢同期重合閘，否則，重合閘應(yīng)退出。重合閘動(dòng)作時(shí)間應(yīng)與分布式光伏電源切除時(shí)間相配合。

3.6加強(qiáng)反“孤島”運(yùn)行安全防護(hù)

要防止在停電檢修的區(qū)域內(nèi)有“孤島”運(yùn)行的電源點(diǎn)存在，造成反送電，威脅檢修人員人身安全。應(yīng)制定、落實(shí)反“孤島”安全措施，必要時(shí)安裝反“孤島”裝置，并滿足技術(shù)規(guī)范要求。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)當(dāng)前社會(huì)中存在的供電問(wèn)題，需要在全國(guó)各地區(qū)進(jìn)行分布式光伏電源的應(yīng)用推廣工作，但是其在與配電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)供電的過(guò)程中，供電單位需要對(duì)常見(jiàn)的問(wèn)題多進(jìn)行研究，以便能夠在應(yīng)用之前，通過(guò)合理的施工與調(diào)節(jié)，減少問(wèn)題的發(fā)生率，并且便于配電網(wǎng)檢修人員在供電期間發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，能夠準(zhǔn)確找到問(wèn)題的原因與解決方法，不斷提高配網(wǎng)供電的效率和質(zhì)量。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司鄂州供電公司）