分布式光伏電源接入電網安全管理實踐與研究

林鼎浩

（國網盧氏縣供電公司，河南 盧氏 472200）

引言

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，大量分布式電源并網，使電網由傳統輻射式的單端網絡變成一個遍布電源和用戶互聯的多端網絡，電力潮流不再單向地從變電站母線流向各負荷，給電網造成威脅。

一、分布式光伏發電特點分析及原理

光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。它具有常規火力發電系統所不具備的優勢：無枯竭危險、安全可靠、無噪聲、無污染排放。不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面。同時微電網接入采用了電力電子技術實現的“柔性”接入，其電源特征與常規的發電機發電接入不同，從而對常規的配電網繼電保護帶來影響。

光伏發電的主要具體原理是半導體的光電效應。光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。硅原子有4 個外層電子，如果在純硅中摻入有5 個外層電子的原子如磷原子，就成為N 型半導體；若在純硅中摻入有3 個外層電子的原子如硼原子，形成P 型半導體。當P 型和N 型結合在一起時，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當太陽光照射到P－N 結后，空穴由P 極區往N 極區移動，電子由N 極區向P 極區移動，形成電流。

二、分布式光伏電源并網影響分析

（一）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。

（二）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 并網點基本釆用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。

（三）短路電流水平影響

理論計算表明，在機端短路時，逆變器類并網的分布式電源提供短路電流僅為其額定電流的1.1-1.5 倍，旋轉電機類并網的分布式電源提供短路電流可達其額定電流6～10 倍。因此，對采用低壓分散方式并網的分布式電源，由于機組容量較小且多數為光伏發電，機組短路電流較小，對低壓配電網短路電流水平的影響較小；但容量較大的燃氣輪機、柴油機等旋轉電機類型的分布式電源接入配電網，將會顯著增加配電網的短路電流水平。隨著城市配電網的快速發展，配電網短路電流水平呈逐年上升趨勢，特別是一些負荷密集東部城市，現有10kV 斷路器遮斷容量為20kA，預計未來兩三年部分地區10kV 母線短路電流水平將會接近規劃上線，一旦大容量旋轉電機類型分布式電源并網，將使短路電流水平超過系統斷路器遮斷容量。

三、分布式電源并網安全管理具體實踐

（一）嚴格執行安全措施要求

目前，分布式電源在并網前，均要求進行有關一次接線方式的審核和驗收（包括隔離開關兩側可進行接地保護措施的實施），保證其設備和發電能力手續齊全、質量合格，不危及電網安全。電網營銷部門負責分布式電源接入臺帳管理，調度機構負責簽訂10kV 并網協議。在涉及分布式電源的停送電操作和檢修工作中，均要求必須嚴格執行“兩票三制”，確保安全措施落實到位，保證人員在接觸電氣設備前設備已確無電壓（低壓設備使用試電筆測試，10kV 設備確認接入電源有明顯斷開點并驗電）。

（二）開發研制反“孤島”裝置

針對分布式電源可能出現的“孤島”運行狀態，開發研制反“孤島”裝置。當公共電網停電，若配電網形成非計劃“孤島”（母線仍然有電）運行，則將一組與所接系統相配合的接地電阻合于母線，形成擾動（電壓跌落），使光伏電源自動斷開（逆變器動作），達到配電網完全停電的目的。

（三）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。

3.4 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。

結語

本文分析了分布式光伏電源接入電網后對配電網運維檢修、運行控制和供用電安全管理等的影響，今后大量分布式光伏電源并網，保證電網運行檢修安全起到積極作用。