光伏用戶接入對臺(tái)區(qū)線損的影響分析與對策

謝辰璐 鞠鵬 劉松 王興宇 鄭春陽

摘 要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國的光伏發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展也有了很大的改善。分布式光伏發(fā)電是一種新型且擁有良好發(fā)展前景的發(fā)電和能源利用方式，伴隨著居民分布式光伏發(fā)電的普及和應(yīng)用，致使普通居民用戶成為了自發(fā)自用的發(fā)電站。但大規(guī)模的光伏發(fā)電在接入電網(wǎng)后，容易對電網(wǎng)運(yùn)行造成一定的影響。因此對居民分布式光伏發(fā)電對電能采集及線損的影響進(jìn)行分析，具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：光伏用戶接入 臺(tái)區(qū)線損 影響分析與對策

引言

近年來，國內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)獲得了重大進(jìn)步，分布式光伏發(fā)電具有環(huán)境友好、投資少、建設(shè)周期短、占地面積小、地域局限性小等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展快速，同時(shí)，為消化由于歐洲和美國雙反及國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致的產(chǎn)能過剩，國內(nèi)出現(xiàn)大量分布式光伏扶貧項(xiàng)目。分布式光伏并網(wǎng)后，有利于實(shí)現(xiàn)能量的就地平衡，對提高偏遠(yuǎn)地區(qū)配電網(wǎng)電壓質(zhì)量也有積極的影響。但與此同時(shí)，分布式光伏并網(wǎng)，使電網(wǎng)由單一電源結(jié)構(gòu)變?yōu)槎嚯娫唇Y(jié)構(gòu)，容易出現(xiàn)潮流逆向流動(dòng)的情況，使變電站變壓器負(fù)荷大幅波動(dòng)，對配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，特別是網(wǎng)損產(chǎn)生較大影響。

一、光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響

在應(yīng)用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的過程中，必須要將光伏電源，與某地區(qū)的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行連接，這一操作會(huì)在一定程度上改變電網(wǎng)系統(tǒng)中電流的分布形式。在原來的電網(wǎng)中，功率的流向是單一的，由正荷向負(fù)荷流動(dòng)，而連接光伏電源后，其功率流向也會(huì)發(fā)生改變，不再是單一路線。在光伏并網(wǎng)中線路電壓相同情況下，以實(shí)驗(yàn)作為前提，能夠?qū)夥娫吹娜萘亢碗娫唇尤胛恢?、地方電網(wǎng)線損三者之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。通過多次實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)，以此為根據(jù)制定相關(guān)的模型，能夠進(jìn)一步分析對線損模型的實(shí)際情況，從而深入了解光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的實(shí)際影響情況，為改善光伏并網(wǎng)的性能而提供更多的參考依據(jù)。

二、優(yōu)化措施分析

（一）光伏電源容量影響的分析

假設(shè)該供電系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)保持不變，從而確保只有供電系統(tǒng)負(fù)荷以及光伏電源會(huì)對地方電網(wǎng)產(chǎn)生線損影響。在實(shí)際地區(qū)的改供電系統(tǒng)中，在符合分布的情況下，以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不會(huì)變化作為前提，當(dāng)光伏發(fā)電的電源電量處于充滿狀態(tài)時(shí)，將其接入地方電網(wǎng)中，就能夠得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在對這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，得出以下結(jié)論：（1）連接光伏電源相和地方電網(wǎng)后，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的并網(wǎng)容量能夠使地方電網(wǎng)線損率降低，但超過這個(gè)范圍后，地方電網(wǎng)線損率就會(huì)提高。在對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真分析后得出最終結(jié)論，當(dāng)光伏發(fā)電電源容量小于地方電網(wǎng)的承載負(fù)荷時(shí)，線損率就會(huì)降低;反之，線損率則會(huì)大幅度提高。（2）在線損率的狀態(tài)下，將這一階段的并網(wǎng)容量稱之為最佳光伏電源容量。外界因素會(huì)對最佳容量的大小和范圍產(chǎn)生影響，而網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架承載負(fù)荷是最主要的影響因素，兩者之間成正相關(guān);除此之外，最佳容量值還會(huì)受到主電網(wǎng)變壓器和光伏電源注入節(jié)點(diǎn)之間的電氣距離的影響，距離越近容量越大。一般來說，光伏并網(wǎng)的最佳容量值低于地方電網(wǎng)負(fù)荷值，通過試驗(yàn)證明，光伏并網(wǎng)最佳容量值應(yīng)當(dāng)為地方電網(wǎng)負(fù)荷值的 30%，此時(shí)能夠更好的發(fā)揮出光伏并網(wǎng)的優(yōu)勢，同時(shí)這也是檢驗(yàn)光伏電網(wǎng)對地方電網(wǎng)線損影響的重要依據(jù)。

（二）光伏電源容量對線損的影響

為保證線損只會(huì)受到光伏電源容量的影響，首先要使供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)始終保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，只有這樣，才能在分析光伏電源容量對線損的影響時(shí)，不考慮電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)影響。在分布式光伏電源接入的情況下，假設(shè)電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)光伏發(fā)電的電源量達(dá)到最高值時(shí)，需要將其并入電網(wǎng)，從而采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，可以得到以下幾個(gè)結(jié)論：（1）將分布式光伏電源接入電網(wǎng)，可以產(chǎn)生一定的并網(wǎng)容量，有利于減少電網(wǎng)的線損，但如果容量超過臨界值，那么會(huì)起到適得其反的效果。在進(jìn)行實(shí)證分析后，對最終結(jié)論進(jìn)行了確定：如果分布式光伏電源容量超出電網(wǎng)承載負(fù)荷時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致線損的增加，反之則亦然。（2）在線損率不變的情況下，此時(shí)的分布式光伏電源容量達(dá)到了最佳值。但這一階段的電源容量卻容易受到外界因素的影響，其中最為關(guān)鍵的影響因素為電網(wǎng)網(wǎng)架的結(jié)構(gòu)和承載負(fù)荷，二者之間的關(guān)系為正向關(guān)系;此外，最佳容量值還會(huì)受到電網(wǎng)變壓器與光伏電源注入節(jié)點(diǎn)之間距離的影響，二者呈反向關(guān)系，簡言之距離越遠(yuǎn)，電源最佳容量值越大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光伏電源最佳容量值最好為電網(wǎng)負(fù)荷值的31% 左右，只有電源容量接近這個(gè)數(shù)值，居民分布式光伏才能對線損起到積極的影響，如果低于或高于這個(gè)數(shù)值，則會(huì)增加線損。

（三）饋線自動(dòng)化設(shè)備功能測試

饋線自動(dòng)化設(shè)備功能測試工作的開展，為了有效保證饋線自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對自動(dòng)化設(shè)備基礎(chǔ)性能展開相應(yīng)的驗(yàn)證。這一環(huán)節(jié)中，其核心內(nèi)容主要涉及到隔離開關(guān)切換過程中，自動(dòng)化線路需要具備相應(yīng)的自適應(yīng)能力。綜合分析來看，饋線自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行過程中，自動(dòng)化策略往往不會(huì)受到人為操作因素而出現(xiàn)誤動(dòng)等問題。另一方面，饋線自動(dòng)化設(shè)備還需要具備基礎(chǔ)的電壓、電流型保護(hù)功能。通常情況下，測試聯(lián)絡(luò)開關(guān)具有一定的自判斷功能，如果通信與開關(guān)均處于正常狀態(tài)下，需要合上線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)，在此基礎(chǔ)上將主線上一任分段開關(guān)斷開。此時(shí)，檢查開關(guān)是否處于正常的切換情況以及同期功能是否表現(xiàn)正常。整個(gè)功能測試過程中，要求詳細(xì)記錄主站是否可以對開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行清晰的顯示，最后對測試結(jié)果進(jìn)行綜合分析。當(dāng)觀察分析參與保護(hù)策略動(dòng)作這一開關(guān)拒動(dòng)情況下，需要對上下游開關(guān)能夠準(zhǔn)確控制動(dòng)作作出相應(yīng)的驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上完成對開關(guān)動(dòng)作邏輯的分析。第四，測試結(jié)果分析。掌握開關(guān)動(dòng)作情況以及具體的遙信狀態(tài)，詳細(xì)記錄開關(guān)動(dòng)作結(jié)果，分析遙信相關(guān)內(nèi)容。

結(jié)語

通過對分布式電接入系統(tǒng)全網(wǎng)線損模型的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了正確計(jì)算全網(wǎng)各電壓等級的損耗，有利于開展“分區(qū)、分壓、分線、分臺(tái)區(qū)”的四分管理工作，并且可以起到監(jiān)視結(jié)算關(guān)口電量、各元件損耗及直供電量是否正常的作用，從而達(dá)到提高公司經(jīng)濟(jì)效益的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 王素芬 . 淺談光伏并網(wǎng)對地區(qū)電網(wǎng)線損的影響 [J]. 中國科技縱橫 ，2017（20）：108-109.

[2] 安劍波 . 分布式光伏發(fā)電大規(guī)模接入對地區(qū)電網(wǎng)線損產(chǎn)生的影響研究 [J]. 電力系統(tǒng)裝備 ，2018（08）：52-53.

[3] 李 文 杰 . 關(guān) 于 光 伏 并 網(wǎng) 對 地 區(qū) 電 網(wǎng)線 損 的 影 響 研 究 [J]. 中 國 科 技 縱橫 ，2017（20）：178-179.