分布式光伏發電系統接入電網的設計要求分析

扈文遠 國網江蘇省電力有限公司揚州市江都區供電分公司

根據現代可持續化發展和生態環境保護要求，逐漸使用一些新型的能源來取代原有的材料，不但可以提高性能，而且能夠減少對環境的影響。而在電網系統運行中，對分布式發電系統進行開發和利用，可以有效地提高系統運行的效率和質量，降低損耗，而且能夠將太陽能轉化為需要的電能，可以緩解能源緊張狀況。此外隨著時代的發展，新能源已經逐漸成為主要的供應來源，但是將分布式發電系統接入電網設計時，要事先了解到當地的電網運行和各個系統分布情況，結合人口分布以及用電特點，來進行科學設計。

一、分布式光伏發電系統的概述以及特點分析

主要是利用多個太陽能組件和設備，促使太陽能光子和設備之間發生光電反應，繼而產生電流，然后將其接入到對應的電網系統中，用來供應電力能源，由此可見它主要是運用太陽能的作用來進行發電，但是要注意的是在進行系統建設時，要綜合考慮當地的氣候、溫度以及光照強度等，來進行合理設計，實現資源的最大利用[1]。發電系統的主要特點表現在這幾個方面：一是在進行接入時會根據就近的原則，來進行輸配電，因而那里損耗較少。二是可以有效的結合并網系統運行中存在的問題，提高電網供應效果和質量，并且和并網系統進行互補利用。三是可以將其當作備用和應急電源，尤其是在故障或者外界環境的影響下，不能供電時。四是將光伏發電和建筑功能相結合，可以降低能源消耗。

二、分布式系統接入對電網的影響

（一）電能質量

隨著分布式伏光發電系統運用，使得相關的項目在逐漸增多，但是在實際的運用過程總會存在一些問題，比如發電系統主要是依賴于太陽能，因而就會有波動性，導致在輸出造成電壓的變動。在用電的高峰時期，有電壓脈沖和跌落等問題，導致電能的質量不穩定，還有在系統的運行中，需要利用相關的電力逆變器來實現有效的并網，這就會導致三相電流的不平衡和諧波問題。

（二）運行電壓

將分布式伏光發電系統接入電網后，就會導致系統的電壓較大的變化，而其能源主要取決于太陽能，因而會隨著時間的變化，造成電壓產生不同程度的多次變動，給系統的安全和穩定運行，帶來較大的隱患，而且在太陽能較為充足的時候，會引起超標的現象，導致電壓更大的變動和閃變問題的出現[2]。

（三）電流

在接入電網系統后的電壓變化，會給相關的保護裝置帶來一定的影響，光伏發電系統輸出的電流存在較為不穩定的情況，而且隨著太陽的光照條件變化，充足的時候電流大，在電流變大的時候，會導致在短路節點處電流變大，造成系統的誤判跳閘。

（四）孤島效應

具體指的是電流的某個部分或者通路中沒有產生電流現象，當出現該問題時，輸出的電壓和頻率存在嚴重的不穩定問題，因而在工作人員進行檢修的過程中，會給員工的人身和生命安全帶來威脅，還會降低電能的質量，加大設備的損壞。

（五）諧波電流

主要是在直流電的轉換過程中，將其轉為交流電，會使得電網系統中產生諧波電流，當電流較小時，可進行有效的控制，因而對于系統的電力供應影響不大，但是在諧波電流的能源疊加下，就很難對其控制，而且會導致對系統電流的污染影響線供應的電能質量。

三、具體案例分析

（一）接入電壓等級大小

在接入前，要對當地供電系統進行檢測和調查，確定詳細的數據和信息，然后根據伏光發電系統的容量大小，來設置對應的電壓容量，進行電能質量技術處，并且配置好相關的設備。比如在江蘇省兩兆瓦的伏光發電項目，其裝機量為二點零八左右，而原來配電容量在一千千伏，所以不能進行接入配電操作，而且設備的改造都不具備對應的條件，所以可以使用十千伏的電壓等級，來進行一級接入。

（二）具體的接入方案

主要是結合伏光發電項目附近或者周圍供電系統的運行和發展以及安全性能等方面，設計出不同的方案，然后根據具體的接入技術和經濟性原則來進行對比和選用，比如在江蘇省中的兩個方案，一個是投資較少，線路長度大概在一百五十米，采用的是T型接入公網系統中，保護較為復雜，且不占用間隔資源，而另一個是線路長在一百米，采用的是專線接入方式，技術操作較為簡單，占用一個通路資源，而且要預留間隔，經過對比可以選擇第一個方案來進行接入建設。

（三）電能質量檢測

在發電系統接入時，會導致電壓和電流的變化，因而可以在系統并網節點處裝置電能質量監測設備，根據國家對三相平衡以及諧波和電壓的規定和標準，來進行數據變化的監測。

（四）逆流預防和控制

在分布式伏光電源分布范圍內，發電量基本上都可以上網，而且會根據用戶的選擇來設置，在用戶的電量不足時，交由電網來進行供應。對于上網的用戶不需要進行你留的保護，而自用的系統需要配置，具體的配置方式有很多中，比如利用監測裝置來收集并網運行中的電壓和電流狀況，如果出現逆流問題時，可以采用相關的控制設備，來調節輸出功率，斷開并網開關，繼而關閉逆變器。比如浙江的武林國際發電項目就是運用的這種方法[3]。

（五）繼電保護

對于配置的不同電壓等級，要采用不同的保護處理，比如在零點四千伏的系統中，對繼電可以采用并網斷路器來進行三段式的保護，而在十千伏的系統中，要將系統中的電纜線路、母線、安全裝置和防護監測系統等來建立一個完整的保護裝置。

（六）自動調度的自動化

主要有兩種方式：遠動和本身監控系統組合而成的，還有是獨立的遠程監測裝置系統，根據實際的運用情況來看，大多都會選擇第一種方式，而且交由專業的監控廠家進行配套，但是在國家電網系統變動后，將電能質量的監測獲得信息傳遞給對應的主控系統，還有對于關口計量表輸出的信息要利用終端服務設備傳送給主體結構，從而提高監測和保護的高效調節和控制。

四、分布式伏光發電系統設計要求探究

在分布式發電系統中，主要的設備包含伏光的組件和支架、防雷裝置、逆變器等，因而在設計時，要根據不同的設備要求來進行，從而發揮最大的系統作用。

（一）太陽能電池和組件

這個是發電系統的核心部分，因而對產品的質量和性能以及技術要求都較高，其中的背板可以使用特定的材料來進行密封和保護，以防止老化問題，面板使用一種鋼化玻璃進行封裝，而且透光效果和機械強度要高，對于接線盒的設計，可以采用防水處理，同時要確保相關的組件在一定的使用期限內，輸出功率下降不得超過規定的數值，在較大的電流下沒有擊穿問題，要注意的是建設的環境條件，溫度在零下四十度到八十五度之間，濕度要小于百分之九十五，海拔高度在六千五百米，在一天的時間內，溫度的變最高數值變化不得高于五十。

（二）電池設計要求

在進行串聯設計時，要確保在最低的溫度下運行時的電壓，低于逆變器最大直流電的電壓值，而且相關組件的串聯時的總電流，不得大于逆變器的最大電流值。對于同一臺逆變器組件串聯，要根據組件的不同參數和位置進行合理安排，并且確保其電壓控制在百分之五以內。在進行傾角的設計時，主要有兩種方案：一是將傾角按照屋面支架的角度來平鋪，不需要另作支撐角度，二是將傾角設置為十七度，并且運用支架材料來作為支撐結構[4]。

（三）支架設計

相關部件使用的是熱鍍鋅和鋁合金材料，然后依據國家對支架設計的規范和要求來進行設計。對于支架負載的計算，可以根據風、雪、溫度標準，井數值分別設定為零點六、零點或者零點六以及零點二。在沒有地震作用的情況下，可以將更系數設置為一點零。此外要注意的是對支架要做好防腐蝕處理。

（四）逆變器

主要是在并網中運用到的逆變器，在進行設備的選用過程中，可以根據這幾個方面的內容來進行：一是對電網的運行狀況和電池的輸出情況進行動態監測，并且根據周圍環境的變化做出對應的調節和控制指令，加大對故障的監測力度，完善監測系統。二是根據電池的輸出曲線和環境對其影響，要使用最大功率跟蹤技術，來保證系統的穩定運行，從而提高能源的利用率。三是逆變器的輸出功率問題，在其滿載的情況下，輸出的效率必須保持在百分之九十五以上，而且在接入的功率為額定數值時，要保證電能的轉化率在規定的范圍內。四是波形，為了實現直流變電后能夠對并網進行供電，就要保證其輸出的電壓波形和數值，以及相位的變化和公用電網相同，從而保證電網供應的穩定[5]。

（五）防雷光伏匯集箱

在該設備的裝置過程中，要盡可能地減少和逆變器之間的連接線，有利于設備的安裝和維護。設備的特點主要有采用的是直流電的保險絲，且在正負極都有熔絲，配備專用的高壓防雷設備，在組合串聯的電壓和電流發生異常時，系統會自動報警，同時有防火和防雷失效報警裝置。

（六）防雷裝置設計

除卻避雷針以外，在進行防雷裝置設計時，可以將相關的伏光組件和支架、有關高低壓電氣設備的外殼，以及防雷接地模塊、屋頂處的避雷接地網進行有效的連接，為了防止電壓和電流的變化對裝置的影響，可以采用自動化監測和控制系統，并且結合接地保護和電阻設置，來加強對裝置的保護。避雷針得接地系統要和其他的分開進行單獨設置，但是在地下的接地距離不得低于三米，電阻數值不得高于十[6]。

五、結束語

綜上所述，在分布式復發電系統建設中，要根據當地的供配電網系統的實際運行狀況和線路分布，以及設備的配置情況，并且結合發電系統的運行特點，來進行設計，然后依據系統中相關設備的使用和運行條件要求，來接入電網，同時要加強對輸出電能質量的在線監測，減少對用戶的影響。