分布式光伏發(fā)電項目的投運對配電網(wǎng)運行的影響及對策.doc

分布式光伏發(fā)電項目的投運對配電網(wǎng)運行的影響及對策 盧德銀屈樂巖 （國網(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)濟社會飛速發(fā)展，近年來我國越來越多的光伏發(fā)電設(shè)備投入到電網(wǎng)運行中來，光伏發(fā)電設(shè)備投運對電網(wǎng)的影響也逐漸凸顯出來。為有效利用太陽能，減少分布式電源設(shè)備對電網(wǎng)的不利影響，各相關(guān)機構(gòu)紛紛對其開展研究?；诖?，結(jié)合金華電網(wǎng)分布式電源管理工作實踐，著重討論分布式電源項目對配電網(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；對策 1分布式光伏發(fā)電項目建設(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)生活對能源的需求，新能源的開發(fā)和使用必將大行其道。風(fēng)能、太陽能等可再生能源紛紛成為能源機構(gòu)關(guān)注的熱點，其中最炙手可熱的新能源當(dāng)屬太陽能。太陽照射地球1h產(chǎn)生的能源足夠目前世界全年的能源需求。正因此，太陽能被看作是擺脫對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)而將太陽產(chǎn)生的光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，是太陽能發(fā)電的一種。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，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)主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。據(jù)國家能源局公開公布數(shù)據(jù)顯示：“截至xx年6月底我國光伏發(fā)電裝機容量達到3578萬kW，其中光伏電站3307萬kW，分布式光伏571萬kW，16月份我國光伏發(fā)電量達190億kWh。xx年上半年我國新增光伏發(fā)電規(guī)模773萬kW，比去年同期330萬kW增量翻了一倍多?！蹦壳拔覈夥笆濉币?guī)劃正在制定中，光伏發(fā)電累計裝機容量目標(biāo)可能由最初的100GW進一步上調(diào)。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢一片大好。 2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)后對配電網(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)備投運將大大增加電網(wǎng)的復(fù)雜程度，給電網(wǎng)檢修和運行帶來較大沖擊和影響。 （1）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)按照國家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)置失壓跳閘和防孤島保護兩重保護，防止停電期間向電網(wǎng)倒送電。然而保護裝置動作的可靠性將隨著時間的推移不斷降低，尤其是在分布式發(fā)電系統(tǒng)運行后的若干年，保護拒動作和誤動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，雙重保護同時失靈的情況下，極易引發(fā)倒送電事故，給配電網(wǎng)的安全運行帶來了挑戰(zhàn)。目前分布式電源用戶數(shù)量相對較少，為了確保低壓配電網(wǎng)的停電作業(yè)安全，停電期間斷開所有可能來電的電源點還較容易實現(xiàn)，但是隨著國家對光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的扶持，分布式光伏發(fā)電客戶將會呈幾何級數(shù)增長，未來配電網(wǎng)的停電檢修、故障處理將耗費巨大精力來斷開所有可能來電的分布式電源點，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)電帶來的經(jīng)濟效益，很多用電容量只有 23kW的用戶會安裝10kW甚至更大容量的光伏發(fā)電設(shè)備。原有的配電網(wǎng)低壓線路根本無法滿足發(fā)電上網(wǎng)的要求，必須進行線路和相關(guān)設(shè)備的配套改造升級；同時大量低壓用戶發(fā)電設(shè)備的投運也將迫使配變更換容量更大的變壓器，隨之而來的是變壓器配套的配電設(shè)備的升級改造?？梢姡蛹{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)國家光伏發(fā)電站設(shè)計規(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”?，F(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)運行模式，分布式光伏電源的發(fā)電功率隨日照強度變化，晴天時呈現(xiàn)單峰曲線形狀，功率峰值一般在10：0014：00之間，光伏電源接入會極大地改變配電網(wǎng)負荷曲線。發(fā)電高峰期配變臺區(qū)從大電網(wǎng)吸收的功率大大減少，甚至可能使整個臺區(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，實現(xiàn)科學(xué)電網(wǎng)調(diào)度和運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)，其潮流從電源到負荷是單向流動的。放射狀結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)被認為只有一個電源向故障點供電，故保護不具備方向性。分布式電源接入系統(tǒng)后，不僅分布式電源的故障會對系統(tǒng)運行和保護產(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)生時引起短路電流大小和方向的改變，現(xiàn)有繼電保護配套設(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)換為交流的過程中，不可避免地會產(chǎn)生諧波。 3對策 盡管分布式光伏發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)會給電網(wǎng)安全帶來一些不利的影響，但相對于分布式光伏發(fā)電帶所帶來的大量可再生能源這些都是微不足道的，而且通過采取一定技術(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，對用戶的設(shè)備故障和障礙進行及時處理。分布式光伏發(fā)電的相關(guān)機構(gòu)也要做好研究和試驗，在現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，增加繼電保護失靈警示功能，一旦發(fā)現(xiàn)保護失靈，第一時間進行檢修和維護，確保發(fā)用電安全。同時電網(wǎng)管理部門還要做好配套的自動化改造，實現(xiàn)對低壓臺區(qū)的實時監(jiān)控，并建立帶電預(yù)警機制，完善電網(wǎng)安全運行模式。 （2）現(xiàn)有分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是通過公變臺區(qū)對電網(wǎng)進行供電的，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)負責(zé)，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)投運產(chǎn)生的社會效益是巨大的，供電部門應(yīng)積極爭取國家公共財政支出對光伏發(fā)電項目的支持，落實項目資金，推動社會效益突出的分布式光伏發(fā)電項目盡快、盡早投運上馬；還要制定嚴(yán)格的審查機制，對投資成本與社會收益不協(xié)調(diào)的分布式光伏發(fā)電項目進行控制，減少不必要的公共資源浪費。 （3）做好配電網(wǎng)的規(guī)劃和管理，將分布式電源投運納入到電網(wǎng)中長期規(guī)劃中來。為適應(yīng)電網(wǎng)的變化，電力運行管理部門要做好科學(xué)理論計算，制定出配套的電網(wǎng)運行管理標(biāo)準(zhǔn)，重新進行潮流計算，制定適應(yīng)新形勢的電網(wǎng)運行方式。 （4）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)，將改變原配電網(wǎng)故障時的阻抗值，故障后電氣量變化復(fù)雜程度急劇攀升，原有傳統(tǒng)的繼電保護原理和故障判定將隨之改變，需要探索出針對光伏發(fā)電設(shè)備投運的新的配電網(wǎng)保護方法和技術(shù)，要在充分試驗和科學(xué)計算的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)性的改造和升級。 （5）在分布式電源并網(wǎng)前，應(yīng)針對并網(wǎng)點進行電能質(zhì)量檢測，嚴(yán)格管控不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的光伏發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)運行。在光伏發(fā)電系統(tǒng)投運后，應(yīng)在適當(dāng)位置加裝電能質(zhì)量在線檢測裝置，并采取綜合補償措施抑制諧波。 4結(jié)語 現(xiàn)行的光伏發(fā)電項目在我國的實踐中還存在著一些系統(tǒng)性問題，但總體來看，隨著化石能源的枯竭，太陽能、風(fēng)能等非常規(guī)能源將會成為能源舞臺的主角。光伏發(fā)電系統(tǒng)作為應(yīng)用太陽能的一個重要平臺，在未來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，但長遠來看，光伏發(fā)電勢不可擋。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)勢將不斷顯現(xiàn)出來，積極開展分布式電源對電網(wǎng)運行的影響研究很有必要。未來配電網(wǎng)的設(shè)計、規(guī)劃、營運和控制中都會將分布式電源這一因素作為一個重要影響面來考慮，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)管理中也會逐漸開展起來。安全可靠地利用太陽能發(fā)電資源不僅對社會發(fā)展具有積極意義，也是對公共電網(wǎng)的有效補充。 參考文獻