典型分布式光伏發電工程電力系統接入的優化設計

龔佑橙

【摘 要】能源短缺及環境污染問題目前已經成為困擾世界各國的兩大問題，為了解決上述兩大問題，各國紛紛開始發展太陽能。作為取之不盡，用之不竭的新型清潔能源，太陽能的開發有效緩解了日益嚴峻的環境形勢。作為太陽能資源最為有效的利用途徑，光伏發電產業在國家扶持下蓬勃發展，光伏發電并網項目數量也隨之增長，以目前趨勢來看，未來光伏發電并網項目必然會成為光伏發電主流。但是，即使并網發電優點極多，分布式光伏發電接入電網系統后，對的電壓、電能質量、繼電保護、調度自動化等方面產生的影響也是不容忽視的。

【關鍵詞】分布式光伏發電;電力系統接入;優化設計;

引言

分布式光伏發電是太陽能最有效的一種利用方式，相較于傳統發電方式，分布式光伏發電具有體積小、操作簡單、在投入使用之后對環境的影響極小，最重要的是它可以完美擺脫地形的限制，在用戶附近設置電源，然后通過特定方式為用戶提供電能。目前我國加大了對太陽能、水能資源的開發，相較于必須依托特定地形的水能資源，太陽能在同樣具有環保屬性及可無限利用特性的同時，其輻射范圍大大高于水能資源，經由分布式光伏發電方式，可以極大地提升太陽能資源的利用率。作為一種將發電環節與利用環節有效結合起來的方法，分布式光伏發電在為用戶提供優質的電力管理服務的同時，其可靠性也是優勢之一，它可以滿足一些特殊地區或企業的用電需求。

1.實例分析

當前階段，我國分布式光伏發電工程的研究與建設中，經常將發電系統與企業配電網分割開來，導致光伏發電系統與企業電網之間無法形成緊密聯系，光伏發電工程經濟效益無法達到預期效果。為了更好的對分布式光伏發電工程電力系統接入工作進行分析，我們以某工廠分布式光伏發電接入工作為例。該工廠采用10kV供電系統，目前10kV開閉所沒有設置母聯，只有三條獨立母線。Ⅰ段母線配備15臺配電設備為四個車間供電，電源引自上級電站1F71。Ⅰ段母線結構圖如圖1所示，其他兩段母線結構與之類似。Ⅱ段母線配置14臺配電設備，負責6個車間的供電工作，其電源引自上層電站1F74。Ⅲ段母線配置13臺配電裝置，負責兩個車間以及高壓制冷機的供電。其中高壓制冷總柜每年僅在夏季使用，是典型的季節性負荷。表1為三段母線負荷數據。由于配電網在設計階段考慮的是滿負荷生產情況，因此在實際運行中，運行負荷應達不到表1所示數據。

2.發電系統容量與功率估算

參照當地廠區光伏面積以及規劃方案，該廠擬建總容量為10MWp的發電系統，共九個發電單位;每個單位光伏陣列安裝光伏組件約1.11MWp，配置一臺1MW集中式逆變機房以一臺箱式升壓變壓器。

1000W/m2為超過光伏組件標準測試容量以上的太陽輻射強度，以當地實際情況來看，太陽輻射強度超出組件容量的概率極小，光伏發電系統輸出功率出現超發、滿發的情況的概率也極少，即使出現上述情況，分布式光伏發電系統轉換率約為80%，以此計算，整個系統輸出功率為8MW左右，分攤到每個單元上，最大輸出功率越為880kW。

3.接入優化方案

根據該廠規劃的方案，發電系統容量將達到10MWP，根據相關規定，該廠在建設光伏發電系統時應采用10kV電壓等級接入企業電網，并網點數量應在兩個以上，確保6MW是單個并網點光伏組件容量的上限。以該廠實際情況來看，三段獨立母線可以設置33個并網點，完全符合相關要求，并且存在兩種接入方案。在所有方案中必須要遵守的三個條件：1、注重電網可靠性，必須徹底消除保護以及調度系統修改并網點設備參數的情況發生，保證并網點設備容量固定;2、增加并網點數量，在規劃方案時，相關人員應該把負荷波動、特殊情況停工等情況考慮進去，通過增加并網點數目，達到在少量不停用負荷中得到最大程度的消納;3、最大程度地減少余電上網情況，在設計接入方案時，應充分考慮企業生產實際情況以及用能特征，盡量確保光伏發電能夠被生產負荷最大程度的消納。表2為該廠兩種接入方案的對比數據。

鑒于Ⅲ段母線是典型的季節性負荷，如果采用方案1，高達72.69%的變化比會導致Ⅲ段母線在負荷停用時段，一半以上的電量不能被消納，不符合上述三個要求。而方案2可以對并網點設備容量進行調控，確保各網點在理論上可以做到完全自發自用。通過對比方案2明顯優于方案1。

通過數據對比，該廠選擇方案2提供的數據進行建設，根據國家電網公司發布的參考方案，該廠分布式光伏發電工程接入方案。

結語

根據該廠分布式光伏發電工程接入設計，我們可以得出光伏發電工程接入設計優化的思路，一是要注重生產負荷消納特性，優化光伏發電系統并網點數量、容量的配置，確保光伏發電可以被最大程度消納，間接達到提高經濟效益的目的;而是要將光伏發電系統與企業電網視為一個整體，全面的考慮無功平衡問題。通過分析本案例，得出幾個優化設計的思路，希望對相似工程提供有效的參考方案。

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（作者單位：國網湖南省電力有限公司常德供電分公司）