光伏用戶接入對臺區(qū)線損的影響分析與對策 .

陳嘯 李菲 雷超 王斌 肖炳秀

摘 要：隨著社會的發(fā)展，我國的光伏發(fā)電工程的發(fā)展也突飛猛進(jìn)。分布式光伏發(fā)電是一種新型的具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，居民分布式光伏發(fā)電的發(fā)展與普及使原本普通的居民用戶變成了“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的發(fā)電站。大規(guī)模的光伏電源接入電網(wǎng)必然給電網(wǎng)的運行帶來一系列的影響，如光伏發(fā)電用戶發(fā)出的電能并網(wǎng)、上網(wǎng)電能計量、數(shù)據(jù)采集等，如何解決這些問題值得研究與探討。

關(guān)鍵詞：光伏用戶接入 臺區(qū)線損的影響分析與對策

引言

按照低壓供電臺區(qū)是否含有光伏發(fā)電用戶可分為純用戶臺區(qū)（無光伏發(fā)電用戶）、光伏全額上網(wǎng)臺區(qū)（用戶所發(fā)電能量全部并入市電電網(wǎng)）、自發(fā)自用余電上網(wǎng)臺區(qū)（用戶發(fā)電和用電同時進(jìn)行，當(dāng)發(fā)電功率小于用電功率時，缺少的功率從市電中獲取，此時上網(wǎng)表計反向功率為0，反向表碼不走動;當(dāng)發(fā)電功率大于用電功率時，用戶全部電能均取自發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電系統(tǒng)多余的電能通過上網(wǎng)關(guān)口表計并網(wǎng)至市電，供其他用戶使用，若發(fā)電功率比較大，整個臺區(qū)用電功率較小，可通過臺區(qū)關(guān)口總表反向向10kV線路供電，此時關(guān)口總表反向表碼走動），并網(wǎng)點計量方式為直接接入或經(jīng)過互感器接入兩種方式。

一、接入的光伏發(fā)電容量比例

光伏發(fā)電的原理就是太陽光照到半導(dǎo)體太陽能板上產(chǎn)生直流電，隨后通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電并入0.4kV低壓電網(wǎng)中，閻良供電公司光伏發(fā)電用戶大多是全額上網(wǎng)，少數(shù)用戶是自發(fā)自用，余額上網(wǎng)。由于家用光伏發(fā)電的定位就是自發(fā)自用，余額上網(wǎng)，就地利用，同時為保證低壓居民的可靠用電，所以供電企業(yè)不希望光伏發(fā)電容量所占變壓器總?cè)萘勘壤^大。每個臺區(qū)有一戶或幾戶家庭光伏電站。所選的10個臺區(qū)光伏并網(wǎng)比例最高占50.16%，最低占28.59%，且都只有一戶光伏電站，并網(wǎng)時間可以精確到一天，方便分析。

二、居民光伏發(fā)電并網(wǎng)電能采集

（一）數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)過程

居民光伏發(fā)電用戶的檔案全部在營銷系統(tǒng)建立，然后從營銷系統(tǒng)發(fā)起流程，通過接口程序通知采集系統(tǒng)。采集系統(tǒng)接收到通知后觸發(fā)采集調(diào)試流程，最后根據(jù)需要采集的數(shù)據(jù)項配置采集任務(wù)，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集。

（二）采集的數(shù)據(jù)項

分布式電源管理功能模塊能夠?qū)崟r采集正反向電能量、有功功率、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)，隨時監(jiān)測和掌握分布式電源的運行情況。除此之外，還能提供對總當(dāng)日發(fā)電能量、日平均發(fā)電能量、總收益、總成本、壽期益本比等指標(biāo)的統(tǒng)計分析，并能根據(jù)分析數(shù)據(jù)建立回收成本時間的數(shù)據(jù)模型，可有效提高對分布式電源的綜合管理水平。

（三）含光伏發(fā)電用戶的線損計算方法

線損統(tǒng)計通過建立的線損損耗模型計算，分為供入計量點和供出計量點。為了區(qū)分，我們把本臺區(qū)消納不了的電能均作為供入計量點，包含臺區(qū)關(guān)口總表正向計量點、光伏并網(wǎng)反向計量點;供出計量點則為臺區(qū)內(nèi)所有用戶計量點，關(guān)口總表反向計量點，光伏發(fā)電正向計量點，自發(fā)自用余電上網(wǎng)關(guān)口正向計量點，常見的計量模型維護(hù)方法如下。線損率=[（供入計量點總電能量-供出計量點總電能量）/供入計量點總電能量]×100%（1）純用戶臺區(qū)模型計算方法：關(guān)口總表無反向電能量。供入計量點：關(guān)口總表正向計量點總電能量。供出計量點：本臺區(qū)所有用戶計量點總電能量。（2）光伏全額上網(wǎng)用戶臺區(qū)模型計算方法：關(guān)口總表可能存有反向電能量。供入計量點：關(guān)口總表正向計量點總電能量、上網(wǎng)關(guān)口反向計量點總電能量。供出計量點：本臺區(qū)所有用戶計量點總電能量、上網(wǎng)關(guān)口正向計量點總電能量、關(guān)口總表反向計量點總電能量。（3）自發(fā)自用余電上網(wǎng)臺區(qū)模型計算方法：關(guān)口總表可能存有反向電能量。供入計量點：關(guān)口總表正向計量點總電能量、上網(wǎng)關(guān)口反向計量點總電能量。供出計量點：本臺區(qū)所有用戶計量點總電能量、上網(wǎng)關(guān)口正向計量點總電能量、關(guān)口總表反向計量點總電能量。

三、光伏并網(wǎng)的實例說明

本文以某地區(qū)對光伏并網(wǎng)技術(shù)的實際應(yīng)用情況作為實例，通過系統(tǒng)的分析，詳細(xì)闡述光伏并網(wǎng)對地方電網(wǎng)的線損影響。

（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)荷以及光伏電源會對地方電網(wǎng)產(chǎn)生線損影響。在實際地區(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，將其接入地方電網(wǎng)中，就能夠得到相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。在對這些實驗數(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，但超過這個范圍后，地方電網(wǎng)線損率就會提高。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，最佳容量值還會受到主電網(wǎng)變壓器和光伏電源注入節(jié)點之間的電氣距離的影響，距離越近容量越大。

（二）光伏電源位置影響的分析

假設(shè)光伏電源板的容量為15MW，光伏電網(wǎng)中各個節(jié)、電站的間距相等，同時忽略電站聯(lián)絡(luò)線的影響，從而減少計算量。在這一前提下，通過實驗證明，當(dāng)變更光伏電源接入位置時，線損率也會隨之發(fā)生變化。具體變化情況如表1。20號和11號節(jié)點分別是地區(qū)電網(wǎng)線損率的最高點和最低點，深入分析發(fā)現(xiàn)11號節(jié)點的總負(fù)荷量為10.2MW，占地方電網(wǎng)的負(fù)荷率的16.9%，此時光伏電源平均出力率為7.9MW。也就是說此時可以完全消耗光伏電源的出力量。而當(dāng)光伏電源接入到10號或9號節(jié)點時，雖然因為離最佳節(jié)點近，總負(fù)荷量依然較小，但線損率仍有較小的變化。由此可知，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、光伏電源總體容量、光伏電源平均出力率、光伏并網(wǎng)負(fù)荷分布、地方電網(wǎng)負(fù)荷率都會對光伏電源最佳接入產(chǎn)生影響。

結(jié)語

光伏電站的并網(wǎng)的容量，計量表計的采集率、接線的正確性對低壓配電網(wǎng)線損有一定的影響。家庭光伏電站使低壓配電網(wǎng)的檢修復(fù)雜化，針對這些問題，閻良供電公司采取相應(yīng)的措施，一定程度的減小了家庭光伏電站對低壓配電網(wǎng)的影響。

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