分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的投運(yùn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響及對(duì)策.doc

分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目的投運(yùn)對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響及對(duì)策 盧德銀屈樂(lè)巖 （國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321015） 摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展，近年來(lái)我國(guó)越來(lái)越多的光伏發(fā)電設(shè)備投入到電網(wǎng)運(yùn)行中來(lái)，光伏發(fā)電設(shè)備投運(yùn)對(duì)電網(wǎng)的影響也逐漸凸顯出來(lái)。為有效利用太陽(yáng)能，減少分布式電源設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的不利影響，各相關(guān)機(jī)構(gòu)紛紛對(duì)其開(kāi)展研究?；诖?，結(jié)合金華電網(wǎng)分布式電源管理工作實(shí)踐，著重討論分布式電源項(xiàng)目對(duì)配電網(wǎng)的影響，并提出解決的策略和方法，以期為供電企業(yè)分布式電源管理工作提供有益思路。 關(guān)鍵詞：分布式光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；影響；對(duì)策 1分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)狀 以煤炭、石油、天然氣等為代表的傳統(tǒng)能源大部分是一次性能源，這些能源一經(jīng)消耗不可再生。 據(jù)測(cè)算，200年后人類所有的化石能源將全部消耗一空。為了滿足人類生產(chǎn)生活對(duì)能源的需求，新能源的開(kāi)發(fā)和使用必將大行其道。風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源紛紛成為能源機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點(diǎn)，其中最炙手可熱的新能源當(dāng)屬太陽(yáng)能。太陽(yáng)照射地球1h產(chǎn)生的能源足夠目前世界全年的能源需求。正因此，太陽(yáng)能被看作是擺脫對(duì)化石能源依賴的有效途徑。如果能夠以節(jié)約資源的方式利用太陽(yáng)能，便可真正擁有取之不盡、用之不竭的能源。光伏發(fā)電就是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)產(chǎn)生的光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，是太陽(yáng)能發(fā)電的一種。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。據(jù)國(guó)家能源局公開(kāi)公布數(shù)據(jù)顯示：“截至xx年6月底我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到3578萬(wàn)kW，其中光伏電站3307萬(wàn)kW，分布式光伏571萬(wàn)kW，16月份我國(guó)光伏發(fā)電量達(dá)190億kWh。xx年上半年我國(guó)新增光伏發(fā)電規(guī)模773萬(wàn)kW，比去年同期330萬(wàn)kW增量翻了一倍多?！蹦壳拔覈?guó)光伏“十三五”規(guī)劃正在制定中，光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量目標(biāo)可能由最初的100GW進(jìn)一步上調(diào)。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)一片大好。 2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后對(duì)配電網(wǎng)的影響 盡管分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)能很大程度上緩解能源短缺，但事物都是具有兩面性的，新的發(fā)電設(shè)備投運(yùn)將大大增加電網(wǎng)的復(fù)雜程度，給電網(wǎng)檢修和運(yùn)行帶來(lái)較大沖擊和影響。 （1）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)按照國(guó)家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)置失壓跳閘和防孤島保護(hù)兩重保護(hù)，防止停電期間向電網(wǎng)倒送電。然而保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性將隨著時(shí)間的推移不斷降低，尤其是在分布式發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行后的若干年，保護(hù)拒動(dòng)作和誤動(dòng)作的可能性急劇增加。一旦配電網(wǎng)發(fā)生停電檢修或故障處理，雙重保護(hù)同時(shí)失靈的情況下，極易引發(fā)倒送電事故，給配電網(wǎng)的安全運(yùn)行帶來(lái)了挑戰(zhàn)。目前分布式電源用戶數(shù)量相對(duì)較少，為了確保低壓配電網(wǎng)的停電作業(yè)安全，停電期間斷開(kāi)所有可能來(lái)電的電源點(diǎn)還較容易實(shí)現(xiàn)，但是隨著國(guó)家對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的扶持，分布式光伏發(fā)電客戶將會(huì)呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，未來(lái)配電網(wǎng)的停電檢修、故障處理將耗費(fèi)巨大精力來(lái)斷開(kāi)所有可能來(lái)電的分布式電源點(diǎn)，有效的安全保障將成為日常工作中的一道難題。 （2）部分農(nóng)村空置的房頂和空地較多，農(nóng)村居民為充分利用空間以獲取光伏發(fā)電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，很多用電容量只有 23kW的用戶會(huì)安裝10kW甚至更大容量的光伏發(fā)電設(shè)備。原有的配電網(wǎng)低壓線路根本無(wú)法滿足發(fā)電上網(wǎng)的要求，必須進(jìn)行線路和相關(guān)設(shè)備的配套改造升級(jí)；同時(shí)大量低壓用戶發(fā)電設(shè)備的投運(yùn)也將迫使配變更換容量更大的變壓器，隨之而來(lái)的是變壓器配套的配電設(shè)備的升級(jí)改造?？梢?jiàn)，接納分布式光伏發(fā)電電量的配電網(wǎng)配套改造工程量浩大。在此基礎(chǔ)上，用戶配電設(shè)備改造工程量也將十分巨大，根據(jù)國(guó)家光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50797xx）要求，“光伏方陣產(chǎn)地內(nèi)應(yīng)設(shè)置接地網(wǎng)，接地網(wǎng)除應(yīng)采用人工接地極外，還應(yīng)充分利用支架基礎(chǔ)的金屬構(gòu)件”。現(xiàn)有農(nóng)村居民很少做建筑物防雷和接地，防雷接地改造工作量也將十分巨大。 （3）大量的光伏發(fā)電設(shè)備引入電網(wǎng)將極大地改變配電網(wǎng)運(yùn)行模式，分布式光伏電源的發(fā)電功率隨日照強(qiáng)度變化，晴天時(shí)呈現(xiàn)單峰曲線形狀，功率峰值一般在10：0014：00之間，光伏電源接入會(huì)極大地改變配電網(wǎng)負(fù)荷曲線。發(fā)電高峰期配變臺(tái)區(qū)從大電網(wǎng)吸收的功率大大減少，甚至可能使整個(gè)臺(tái)區(qū)、整條10kV線路向電網(wǎng)倒送電，極大地改變了配電網(wǎng)潮流。潮流急劇變化將引起電網(wǎng)運(yùn)行模式的巨變，大電網(wǎng)的電壓和頻率控制難度將加大。如何在保證供電質(zhì)量和可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)科學(xué)電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行管理將變得困難重重。 （4）現(xiàn)有配電網(wǎng)大多是單電源、放射狀供電網(wǎng)絡(luò)，其潮流從電源到負(fù)荷是單向流動(dòng)的。放射狀結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)被認(rèn)為只有一個(gè)電源向故障點(diǎn)供電，故保護(hù)不具備方向性。分布式電源接入系統(tǒng)后，不僅分布式電源的故障會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和保護(hù)產(chǎn)生影響，更為重要的是接入分布式電源的配電網(wǎng)將變成多電源結(jié)構(gòu)，在故障發(fā)生時(shí)引起短路電流大小和方向的改變，現(xiàn)有繼電保護(hù)配套設(shè)備將不能滿足在分布式電源接入系統(tǒng)情況下的正常保護(hù)要求。 （5）基于電力電子技術(shù)的逆變器接入配電網(wǎng)的分布式電源，在逆變器將直流轉(zhuǎn)換為交流的過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生諧波。 3對(duì)策 盡管分布式光伏發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)安全帶來(lái)一些不利的影響，但相對(duì)于分布式光伏發(fā)電帶所帶來(lái)的大量可再生能源這些都是微不足道的，而且通過(guò)采取一定技術(shù)和管理手段也可將這些不利影響降到最低。 （1）供電企業(yè)要建立光伏發(fā)電用戶的常態(tài)化管理標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)用戶安全發(fā)電。還要做好用電檢查工作，對(duì)用戶的設(shè)備故障和障礙進(jìn)行及時(shí)處理。分布式光伏發(fā)電的相關(guān)機(jī)構(gòu)也要做好研究和試驗(yàn)，在現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加繼電保護(hù)失靈警示功能，一旦發(fā)現(xiàn)保護(hù)失靈，第一時(shí)間進(jìn)行檢修和維護(hù)，確保發(fā)用電安全。同時(shí)電網(wǎng)管理部門(mén)還要做好配套的自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓臺(tái)區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并建立帶電預(yù)警機(jī)制，完善電網(wǎng)安全運(yùn)行模式。 （2）現(xiàn)有分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是通過(guò)公變臺(tái)區(qū)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行供電的，涉及的也主要是低壓用戶。根據(jù)現(xiàn)行政策，居民光伏發(fā)電系統(tǒng)引起的配電網(wǎng)改造由供電企業(yè)負(fù)責(zé)，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)投運(yùn)產(chǎn)生的社會(huì)效益是巨大的，供電部門(mén)應(yīng)積極爭(zhēng)取國(guó)家公共財(cái)政支出對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目的支持，落實(shí)項(xiàng)目資金，推動(dòng)社會(huì)效益突出的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目盡快、盡早投運(yùn)上馬；還要制定嚴(yán)格的審查機(jī)制，對(duì)投資成本與社會(huì)收益不協(xié)調(diào)的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目進(jìn)行控制，減少不必要的公共資源浪費(fèi)。 （3）做好配電網(wǎng)的規(guī)劃和管理，將分布式電源投運(yùn)納入到電網(wǎng)中長(zhǎng)期規(guī)劃中來(lái)。為適應(yīng)電網(wǎng)的變化，電力運(yùn)行管理部門(mén)要做好科學(xué)理論計(jì)算，制定出配套的電網(wǎng)運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)，重新進(jìn)行潮流計(jì)算，制定適應(yīng)新形勢(shì)的電網(wǎng)運(yùn)行方式。 （4）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)，將改變?cè)潆娋W(wǎng)故障時(shí)的阻抗值，故障后電氣量變化復(fù)雜程度急劇攀升，原有傳統(tǒng)的繼電保護(hù)原理和故障判定將隨之改變，需要探索出針對(duì)光伏發(fā)電設(shè)備投運(yùn)的新的配電網(wǎng)保護(hù)方法和技術(shù)，要在充分試驗(yàn)和科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行系統(tǒng)性的改造和升級(jí)。 （5）在分布式電源并網(wǎng)前，應(yīng)針對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量檢測(cè)，嚴(yán)格管控不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的光伏發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)運(yùn)行。在光伏發(fā)電系統(tǒng)投運(yùn)后，應(yīng)在適當(dāng)位置加裝電能質(zhì)量在線檢測(cè)裝置，并采取綜合補(bǔ)償措施抑制諧波。 4結(jié)語(yǔ) 現(xiàn)行的光伏發(fā)電項(xiàng)目在我國(guó)的實(shí)踐中還存在著一些系統(tǒng)性問(wèn)題，但總體來(lái)看，隨著化石能源的枯竭，太陽(yáng)能、風(fēng)能等非常規(guī)能源將會(huì)成為能源舞臺(tái)的主角。光伏發(fā)電系統(tǒng)作為應(yīng)用太陽(yáng)能的一個(gè)重要平臺(tái)，在未來(lái)的能源使用中將扮演重要角色。雖然制約其發(fā)展的因素還較多，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，光伏發(fā)電勢(shì)不可擋。隨著光伏發(fā)電技術(shù)在全球范圍內(nèi)推廣和應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)將不斷顯現(xiàn)出來(lái)，積極開(kāi)展分布式電源對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響研究很有必要。未來(lái)配電網(wǎng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、營(yíng)運(yùn)和控制中都會(huì)將分布式電源這一因素作為一個(gè)重要影響面來(lái)考慮，制定相配套的分布式電源管理措施和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在電網(wǎng)管理中也會(huì)逐漸開(kāi)展起來(lái)。安全可靠地利用太陽(yáng)能發(fā)電資源不僅對(duì)社會(huì)發(fā)展具有積極意義，也是對(duì)公共電網(wǎng)的有效補(bǔ)充。 參考文獻(xiàn)