分布式光伏接入對電網(wǎng)調(diào)控運行的影響與管控

梅偉 萬長江 熊翠英

【摘 ?要】隨著經(jīng)濟和各行各業(yè)的快速發(fā)展，結(jié)合分布式光伏電源的工作原理，分析了分布式光伏并網(wǎng)后對配電網(wǎng)產(chǎn)生的幾個不利影響，包括電網(wǎng)運行控制不佳、電能質(zhì)量受損、產(chǎn)生孤島效應(yīng)等，對此提出了有針對性的改進措施，以提高電網(wǎng)的運行效率。

【關(guān)鍵詞】分布式;光伏并網(wǎng);配電網(wǎng);影響;措施

引言

我國針對現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展與能源緊張之間的矛盾問題，提出了節(jié)能減排的口號，以此減少對不可再生能源的依賴，使用可再生的新能源進行生產(chǎn)運行與活動。我國的供電局勢一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，因此國家電網(wǎng)、供電單位提出了多方面的改進措施，例如西電東輸、峰谷供電等，但是這僅能緩解部分供電危機，而采用目前應(yīng)用效果極佳的分布式光伏發(fā)電技術(shù)，可以保證滿足區(qū)域內(nèi)所有用電群體的用電需求，確保人們可以順利開展各項活動。

1分布式光伏電源概述

使用可再生的太陽能進行電能轉(zhuǎn)化時，可以使用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這種獲取電能的裝置即光伏電源，其依托太陽的光生伏特效應(yīng)，將太陽發(fā)出的熱量，在電池板等裝置的作用下，生產(chǎn)出電能，這種電能可以作為有效的電源供應(yīng)給所需的人使用。光伏電源的裝置結(jié)構(gòu)主要包括三部分，即控制器、太陽能電池板、逆變器，在共同作用下進行電能的發(fā)電與儲存。這種電源的電壓等級較低，在生產(chǎn)使用的過程中，不會對環(huán)境造成破壞，使用靈活，尤其是對于一些偏遠山區(qū)的居民而言，使用太陽能供電的效果好于電網(wǎng)供電，其應(yīng)用優(yōu)勢非常明顯。在使用區(qū)域發(fā)電后，該電源可以獨立使用，或者可以連接周邊的配電網(wǎng)共同配電，如圖1所示。其有著較強的地區(qū)適應(yīng)性，儲備的電能基本可以供應(yīng)本地區(qū)人們的用電所需。但是在進行電能轉(zhuǎn)化時，太陽能受氣候等因素干擾，容易出現(xiàn)輸出功率異常等情況，并網(wǎng)運行可能會對配電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，使得電網(wǎng)的負荷調(diào)控?zé)o法順利進行。現(xiàn)階段，國家電網(wǎng)公司對于分布式光伏并網(wǎng)工作提出了規(guī)范性要求，使得光伏電源需要按照要求進行并網(wǎng)輸電，減少并網(wǎng)后的不利影響。要求指出，首先，并網(wǎng)后光伏電源可以為電網(wǎng)輸送電力資源，且能夠促使電網(wǎng)穩(wěn)定運行。其次，接入的光伏電源數(shù)量需要控制，多個電源的總體影響較大，且接入的總?cè)萘啃杩刂?，不可超過上級變壓器有效負荷量的1/4。最后，該電源的短路和額定電流的比值需要在10KV以上;根據(jù)電網(wǎng)條件、裝機容量，確定并網(wǎng)電壓等級，一般光伏電源的電壓值處于8KV以下，或者低于8KV時，配電網(wǎng)的電壓值即為220KV等。如果接入的低電壓、高電壓均符合并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，則可以先進行低電壓的并網(wǎng)。

2分布式光伏電源接入對電網(wǎng)調(diào)控運行的影響

2.1對電能質(zhì)量的影響

光伏發(fā)電通過光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，再通過并網(wǎng)逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電并入配電網(wǎng)。在將直流電逆變?yōu)榻涣麟姷倪^程中，會產(chǎn)生大量諧波。分布式光伏電源接入電后，其開關(guān)器件頻繁導(dǎo)通關(guān)斷易產(chǎn)生開關(guān)頻率附近的諧波分量，對電網(wǎng)造成諧波污染，影響電能質(zhì)量。

2.2對系統(tǒng)穩(wěn)定的影響

光伏發(fā)電很容易受外界環(huán)境（如光照、溫度、濕度等）的影響導(dǎo)致出力出現(xiàn)間歇性和隨機性。光伏發(fā)電輸出功率的變動會影響整個電網(wǎng)系統(tǒng)的輸出，使電網(wǎng)的電壓及頻率發(fā)生波動。

2.3對配電網(wǎng)保護的影響

分布式光伏電源接入后，配電網(wǎng)線路由輻射線路變?yōu)殡p端甚至多端電源線路，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)及光伏電源都向故障點提供短路電流，從而改變了流經(jīng)保護裝置的電流，將對電流保護的靈敏性和選擇性產(chǎn)生影響，使繼電保護裝置可能發(fā)生誤動、拒動等。

2.4對重合閘的影響

當(dāng)線路發(fā)生故障時，變電站側(cè)斷路器先跳閘，若配電網(wǎng)線路重合閘時間小于光伏電源解列時間，系統(tǒng)側(cè)線路重合時，光伏電源還未跳開，易引起系統(tǒng)側(cè)與光伏側(cè)非同期合閘，產(chǎn)生的沖擊電流可能使繼電保護誤動作，甚至造成光伏側(cè)設(shè)備損壞。另外，由于系統(tǒng)側(cè)斷路器跳開，故障點已與系統(tǒng)側(cè)隔離，如果光伏電源尚未與故障點隔離，將仍為故障點提供短路電流，導(dǎo)致重合閘失敗。

2.5可能出現(xiàn)“孤島”運行。

分布式光伏電源接入配電網(wǎng)后，當(dāng)電網(wǎng)由于線路故障、頻率、電壓越限等原因致使光伏電源與配電網(wǎng)斷開，但光伏電源仍與本地負載連接，繼續(xù)向負載供電，就會形成一個供電子系統(tǒng)，成為“孤島”?！肮聧u”運行將會引發(fā)諸多問題，如威脅線路運維人員的人身安全;與主網(wǎng)非同步重合閘造成操作過電壓，影響“孤島”地區(qū)用戶電能質(zhì)量等。

3分布式光伏電源接入對電網(wǎng)調(diào)控運行的管理措施

3.1管控措施

嚴把并網(wǎng)光伏電源設(shè)備安全關(guān)。調(diào)度部門應(yīng)加強并網(wǎng)光伏電站設(shè)備的審核和驗收，保證其設(shè)備手續(xù)齊全、質(zhì)量合格。在光伏電站并網(wǎng)時，參照國家標(biāo)準(zhǔn)對其電能質(zhì)量進行實際檢測，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定才能并網(wǎng)。要求并網(wǎng)光伏電站在其投切時系統(tǒng)電壓波動滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。要求并網(wǎng)光伏電站按裝機容量的50%配置無功補償裝置，使其功率因數(shù)補償后達0.9左右，滿足無功就地平衡的原則。

3.2規(guī)范調(diào)控人員停送電操作

調(diào)控人員應(yīng)全面掌握已接入電網(wǎng)的分布式光伏電源點情況（包括并網(wǎng)點、發(fā)電容量、運行方式、聯(lián)系方式等），工作時，嚴格執(zhí)行調(diào)度規(guī)程進行停送電操作，防止電氣誤操作。電網(wǎng)側(cè)供電設(shè)備停電檢修，及時告知分布式光伏電源單位;電網(wǎng)側(cè)設(shè)備停電檢修結(jié)束、恢復(fù)送電時，分布式光伏電源用戶應(yīng)按次序并網(wǎng)。

3.3加強日常調(diào)度管理

光伏電站的運行應(yīng)由具備資質(zhì)的運行人員負責(zé)，在運行中應(yīng)服從電網(wǎng)調(diào)度指揮，不得以任何借口拒絕或者拖延執(zhí)行調(diào)度指令。分布式光伏電源的并網(wǎng)、解列應(yīng)事先得到電網(wǎng)調(diào)度的同意，未經(jīng)同意，光伏電站運行人員不得隨意操作解列或并列。正常運行時，光伏電站有功功率、無功功率控制由電站自行負責(zé)，在電網(wǎng)檢修或事故方式下，則應(yīng)嚴格執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度下達的命令。

3.4加強設(shè)備檢修及方式管理

在涉及分布式光伏電源的停送電操作和檢修工作中，調(diào)度部門必須更加嚴格執(zhí)行“兩票三制”，確保安全措施落實到位。作業(yè)前核實作業(yè)范圍內(nèi)是否有分布式光伏電源，是否已落實有關(guān)停電措施，驗明作業(yè)地點是否有電并核對狀態(tài)，采取相應(yīng)的安全措施。由分布式光伏電源供電的設(shè)備，在檢修安排、安全措施布置和倒閘操作中應(yīng)按帶電設(shè)備處理。

3.5合理配置線路保護裝置

分布式光伏電源聯(lián)絡(luò)線，宜配置光差保護，應(yīng)配置階段式方向過電流保護，且具備方向判別功能。重合閘應(yīng)檢同期重合閘，否則，重合閘應(yīng)退出。重合閘動作時間應(yīng)與分布式光伏電源切除時間相配合。

3.6加強反“孤島”運行安全防護

要防止在停電檢修的區(qū)域內(nèi)有“孤島”運行的電源點存在，造成反送電，威脅檢修人員人身安全。應(yīng)制定、落實反“孤島”安全措施，必要時安裝反“孤島”裝置，并滿足技術(shù)規(guī)范要求。

結(jié)語

對當(dāng)前社會中存在的供電問題，需要在全國各地區(qū)進行分布式光伏電源的應(yīng)用推廣工作，但是其在與配電網(wǎng)進行并網(wǎng)供電的過程中，供電單位需要對常見的問題多進行研究，以便能夠在應(yīng)用之前，通過合理的施工與調(diào)節(jié)，減少問題的發(fā)生率，并且便于配電網(wǎng)檢修人員在供電期間發(fā)生故障問題時，能夠準(zhǔn)確找到問題的原因與解決方法，不斷提高配網(wǎng)供電的效率和質(zhì)量。

參考文獻：

[1]谷曉東.分布式電源對配電網(wǎng)的影響分析[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2016.

[2]李清然.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)對配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2016.

[3]劉倩.并網(wǎng)分布式光伏對配電網(wǎng)電壓影響研究[D].南京：東南大學(xué)，2016.

[4]桑靜靜.光伏并網(wǎng)發(fā)電對配電網(wǎng)的影響研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2013

（作者單位：國網(wǎng)湖北省電力有限公司鄂州供電公司）