【S縣光伏電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)4700字（論文）】

S縣光伏電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u21042S縣光伏電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) -1-143764.1光伏電站送電方向和供電范圍 -1-137174.2光伏電站在電力系統(tǒng)中的作用 -1-277974.3光伏電站出線電壓等級(jí)及出線回路數(shù) -1-169424.3.1電壓等級(jí) -1-307884.3.2出線回路數(shù) -2-320764.4導(dǎo)線截面積選擇 -2-216404.4.1選擇原則 -2-182474.4.2導(dǎo)線截面積計(jì)算和選擇 -2-172484.5并網(wǎng)接入方案設(shè)計(jì) -4-227914.5.1接入系統(tǒng)原則 -4-95844.5.2接入系統(tǒng)落點(diǎn)選擇 -4-221584.5.3初步并網(wǎng)方案 -5-12394.6光伏電站接入系統(tǒng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 6263694.6.1方案技術(shù)比較 691254.6.2方案經(jīng)濟(jì)比較 714754.7推薦方案 7光伏電站送電方向和供電范圍貴州電網(wǎng)的電源點(diǎn)大多分布在西部和北部地區(qū)，電源結(jié)構(gòu)以火電、水電為主，其中水電整體調(diào)節(jié)性能好，是電網(wǎng)的主力調(diào)峰電源。最近幾年光伏發(fā)電發(fā)展迅速，不僅優(yōu)化了電源結(jié)構(gòu)，還緩解系統(tǒng)調(diào)峰矛盾。不過(guò)由于地區(qū)太陽(yáng)能資源分布的限制，光伏電站也大多建設(shè)在西部和北部。整體上來(lái)看，貴州西部和北部電力相對(duì)富余，東部和南部電力相對(duì)匱乏，“西電東送”和“北電南送”等電源項(xiàng)目的建設(shè)成為東部和南部的有力電源支撐點(diǎn)和主力路口電廠，加強(qiáng)了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為推動(dòng)?xùn)|南部地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和貴州省電力外送戰(zhàn)略發(fā)揮重要的促進(jìn)作用。WLG光伏電站位于貴州省黔南的S縣，處于電力相對(duì)匱乏區(qū)，當(dāng)光伏電站建設(shè)后，主要受主網(wǎng)都勻電網(wǎng)控制，其電力將按就近原則送入負(fù)荷受電處以滿足當(dāng)?shù)刎?fù)荷的用電需求。按照S縣的發(fā)展計(jì)劃，未來(lái)將要建設(shè)多個(gè)光伏電站進(jìn)行并網(wǎng)，光伏發(fā)電的消納問(wèn)題應(yīng)該值得注意。光伏電站在電力系統(tǒng)中的作用貴州是西南內(nèi)陸省份，煤炭和水能資源豐富，是我國(guó)重要能源基地，也是國(guó)家“西電東送”的重點(diǎn)省份之一，不僅向廣東、廣西和湖南等地區(qū)送電，還滿足省內(nèi)各個(gè)地區(qū)的負(fù)荷電力需求。隨著我國(guó)近幾年的發(fā)展，能源匱乏將成為人們面臨的最大問(wèn)題，大力發(fā)展光伏發(fā)電將很有可能成為一種必然。WLG光伏電站的建設(shè)能夠改善S縣的電源結(jié)構(gòu)，減少煤電的消耗，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。另外，光伏電站接入系統(tǒng)后可以與電力負(fù)荷相抵消，直接本地消納，不僅可以緩解電網(wǎng)供電壓力，而且能夠推動(dòng)消費(fèi)革命和能源生產(chǎn)[22]。光伏電站出線電壓等級(jí)及出線回路數(shù)電壓等級(jí)根據(jù)《光伏發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50797-2012）6.2.3(參考文獻(xiàn)[23])，光伏電站的裝機(jī)規(guī)模大于30MWp屬于大型光伏電站，并且大型光伏電站接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)應(yīng)為66KV及以上，本光伏電站的裝機(jī)規(guī)模為70MWp，預(yù)計(jì)2023年投運(yùn)，考慮到WLG光伏電站的規(guī)劃容量、輸電距離和電廠在系統(tǒng)中的地位，光伏電站可采用110KV或220KV電壓等級(jí)接入電網(wǎng)。由于S電網(wǎng)現(xiàn)有220KV栗木變距離太遠(yuǎn)，無(wú)法滿足就近消納[18]的要求，結(jié)合相關(guān)規(guī)程規(guī)定滿足電壓等級(jí)的情況下優(yōu)選電壓等級(jí)低的并入。因此，本工程適宜以110KV電壓等級(jí)接入系統(tǒng)。出線回路數(shù)為了滿足電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，WLG光伏電站接入系統(tǒng)回路數(shù)宜為2回。從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，為節(jié)約線路成本、降低變電站的間隔數(shù)量和其他方面的建設(shè)投資，出線回路數(shù)選擇1回適宜。結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)定，光伏電站接入系統(tǒng)時(shí)在滿足所需的電壓等級(jí)條件下，優(yōu)先選擇電壓等級(jí)較低的接入，并盡量滿足就地消納的要求?？紤]到WLG光伏電站附近無(wú)待建光伏電站，另外本工程的裝機(jī)容量比系統(tǒng)總?cè)萘枯^小，因此建議WLG光伏電站以1回接入系統(tǒng)[24]。導(dǎo)線截面積選擇選擇原則為了保證供電安全，可靠，經(jīng)濟(jì)合理和供電質(zhì)量的要求，必須合理選擇導(dǎo)線的型號(hào)和截面。因此，導(dǎo)線截面的選擇應(yīng)遵循以下原則[25]：首先，正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線通過(guò)最大負(fù)荷電流時(shí)應(yīng)滿足發(fā)熱溫度不超過(guò)最高允許溫度、電壓損失在允許范圍內(nèi)（不能小于5%）、足夠的機(jī)械強(qiáng)度以防止斷線。另外，事故狀態(tài)下仍然需要足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡量減少電能的損失。無(wú)論正常還是事故運(yùn)行都需要保證經(jīng)濟(jì)性，盡量減少輸電線路的維修費(fèi)和不必要的投資，還有導(dǎo)線的長(zhǎng)期允許載流量應(yīng)大于事故運(yùn)行方式下的最大輸電容量。一般來(lái)說(shuō)導(dǎo)線截面積選擇有按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇、按允許電壓損失選擇和按機(jī)械強(qiáng)度條件選擇這幾種方式，對(duì)于35KV及以上輸電線路一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面，利用發(fā)熱條件加以驗(yàn)證，機(jī)械強(qiáng)度一般都能滿足，而電壓損耗不是決定性條件，這樣可以保證年運(yùn)行費(fèi)用最低。導(dǎo)線截面積計(jì)算和選擇確認(rèn)參數(shù)：輸電容量：WLG光伏電站的裝機(jī)容量為70MW，考慮到S縣的太陽(yáng)能資源情況，結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)架結(jié)構(gòu)及未來(lái)規(guī)劃，不考慮光伏電站滿發(fā)出力，出力應(yīng)按裝機(jī)容量的80%進(jìn)行計(jì)算，因此本項(xiàng)目輸電容量取56MW；經(jīng)濟(jì)電流密度：根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定[6,23]，最大運(yùn)行方式下的最大輸電容量應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)電流密度要求，最大利用小時(shí)數(shù)小于3000h時(shí)，銅芯鋁線的經(jīng)濟(jì)電流密度為1.65A/mm2，參見(jiàn)表4.4.2-1。本工程的最大利用小時(shí)數(shù)小于3000h，因此經(jīng)濟(jì)電流密度取1.65A/mm2。功率因素：電網(wǎng)線路輸送功率因素一般取0.9～0.95，這里按0.9計(jì)算；額定電壓：根據(jù)光伏電站出線電壓等級(jí)部分分析，電壓等級(jí)最終確認(rèn)為110KV，考慮到是額定狀態(tài)，因此額定電壓為115KV。表4.4.2-1導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度表A/mm2Tmax/h

導(dǎo)體材料1000～30003000～50005000以上裸導(dǎo)體銅32.251.75鋁（銅芯鋁線）1.651.150.9鋼0.450.40.35銅芯紙絕緣電纜、橡皮絕緣電纜2.52.252鋁芯導(dǎo)線1.921.731.54計(jì)算截面積：S=式中：S——導(dǎo)線截面積（mm2）；P——輸電容量（MW）；U?——線路額定電壓（KV）；J——經(jīng)濟(jì)電流密度（A/mm2）；根據(jù)公式計(jì)算得出導(dǎo)線的截面積為189mm2。選擇標(biāo)準(zhǔn)面積和長(zhǎng)期允許載流量校驗(yàn)選擇標(biāo)準(zhǔn)面積考慮到線路建設(shè)成本需節(jié)省以滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，選擇導(dǎo)線截面積為240mm2比較適宜。但是未來(lái)光伏電站有擴(kuò)建的可能性，為了滿足送電要求，此時(shí)的導(dǎo)線截面積應(yīng)適當(dāng)增大，因此選擇導(dǎo)線截面積為300，擬定選擇方案如表4.4.2-2。表4.4.2-2導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)截面積選擇單位：KV、回、mm2項(xiàng)目名稱方案一方案二電壓等級(jí)110110出線回路數(shù)11導(dǎo)線截面積240300導(dǎo)線型號(hào)LGJ-240LGJ-300長(zhǎng)期允許載流量校驗(yàn)計(jì)算公式：PP式中：U——額定電壓115KVJ——經(jīng)濟(jì)電流密度1.65A/mm2S——導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)總截面積mm2COS?——輸電功率因素0.9I——導(dǎo)線持續(xù)容許電流AKt——溫度修正系數(shù)1（25℃）表4.4.2-3兩種方案的導(dǎo)線輸送容量結(jié)果表序號(hào)項(xiàng)目方案一方案二1總截面積（mm2）2403002經(jīng)濟(jì)輸送容量（MW）71.088.73是否滿足經(jīng)濟(jì)電能輸出要求滿足不滿足4導(dǎo)線持續(xù)容許電流（A）（25℃）6107005發(fā)熱極限輸電容量（MW）109.4125.56是否滿足電能輸出要求滿足滿足導(dǎo)線截面積選擇還需要按長(zhǎng)期允許載流量進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)輸送容量和發(fā)熱極限輸電容量計(jì)算公式得出表4.4.2-3。本工程裝機(jī)容量為70MW，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)小于3000h，根據(jù)參考資料，該線路需要滿足WLG光伏電站70MW光伏的送出，表中的方案一和方案二明顯均滿足該光伏送出的要求。但是從經(jīng)濟(jì)性角度來(lái)看，方案二不滿足經(jīng)濟(jì)電能輸出要求。因此，本工程選擇截面積為240mm2導(dǎo)線。并網(wǎng)接入方案設(shè)計(jì)接入系統(tǒng)原則考慮光伏電站的地理位置、供電區(qū)域的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有電壓等級(jí)配置等因素，本工程并網(wǎng)的原則主要有以下幾個(gè)方面[26]：將不同規(guī)劃容量的光伏電站分別接到相應(yīng)的電壓網(wǎng)絡(luò)上，充分提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效益；充分考慮接入系統(tǒng)的電源結(jié)構(gòu)情況、地區(qū)的資源狀況和項(xiàng)目規(guī)劃發(fā)展等因素，合理選擇接入點(diǎn)；另外，優(yōu)先考慮就地平衡消納原則選擇接入點(diǎn)，選擇不同接入點(diǎn)接入可減小對(duì)電網(wǎng)的影響；光伏電站至升壓站之間的電壓等級(jí)數(shù)不宜過(guò)多，光伏電站接入系統(tǒng)一般不超過(guò)兩個(gè)電壓等級(jí)，以達(dá)到簡(jiǎn)化電網(wǎng)接線和提高輸電效率的目的；為使電網(wǎng)能夠盡可能節(jié)省投資達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，光伏電站接入系統(tǒng)方案在進(jìn)行相關(guān)技術(shù)比較后還應(yīng)該進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，綜合選擇最優(yōu)接入方案；考慮各個(gè)光伏電站規(guī)劃容量的不同，計(jì)劃光伏電站的接入時(shí)需整體考慮接入及送出方案。接入系統(tǒng)落點(diǎn)選擇根據(jù)本工程光伏的位置和周邊電網(wǎng)規(guī)劃情況，WLG光伏電站附近的變電站主要有110KV逢亭變、110KV雷公攤變、110KV信邦變和110KV羅甸變。110KV逢亭變：位于本工程北側(cè)直線距離約為20KM，主變規(guī)模為（1×50）MVA，主變最終設(shè)計(jì)規(guī)模為（2×50）MVA。逢亭變110KV出線4回，間隔中有1個(gè)專線間隔，廠內(nèi)無(wú)預(yù)留間隔，終期出線規(guī)模6回。110KV雷公攤變：位于本工程北偏東直線距離約24KM，主變規(guī)模為（1×20）MVA，110KV出線2回。110KV信邦變：位于本工程北偏東直線距離約40KM，主變規(guī)模（1×31.5）MVA，主變最終設(shè)計(jì)規(guī)模為（2×50）MVA。信邦變110KV出線2回，廠內(nèi)無(wú)預(yù)留間隔，終期出線規(guī)模4回。110KV羅甸變：位于本工程北偏東直線距離約30KM，主變規(guī)模為（1×31.5+1×20）MVA，主變最終設(shè)計(jì)規(guī)模為（2×31.5）MVA。羅甸變110KV出線3回，廠內(nèi)無(wú)預(yù)留間隔，終期出線規(guī)模4回?？紤]110KV雷公灘變已接入石門坎一廠，石門坎二廠和雷公灘電站，消納能力有限及所剩間隔少[18]，結(jié)合雷公灘變?nèi)萘枯^小難以滿足送電要求，因此WLG光伏電站的接入點(diǎn)不考慮雷公灘變。110KV信邦變距離光伏電站的距離較遠(yuǎn)，送電線路成本高，也不考慮接入點(diǎn)為信邦變。從光伏電力外送的經(jīng)濟(jì)性和可靠性及電網(wǎng)現(xiàn)狀等方面因素進(jìn)行衡量，接入點(diǎn)選擇110KV逢亭變和110KV羅甸變。初步并網(wǎng)方案綜合考慮WLG光伏電站建設(shè)規(guī)模和所處地理位置，結(jié)合周邊電網(wǎng)現(xiàn)狀及相關(guān)變電站負(fù)荷情況，根據(jù)電力系統(tǒng)相關(guān)規(guī)程規(guī)定[6,23]，現(xiàn)對(duì)110KV逢亭變和110KV羅甸變初步擬定如下三個(gè)并網(wǎng)方案：方案一：S縣的WLG光伏電站（70MW）以單回110KV線路接入110KV逢亭變，線路長(zhǎng)度約為20KM，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-240，如圖4.5.3-1。圖4.5.3-1方案一接入系統(tǒng)示意圖方案二：S縣的WLG光伏電站（70MW）以雙回110KV線路接入110KV逢亭變，線路長(zhǎng)度約為40KM，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-2×240，如圖4.5.3-2。圖4.5.3-2方案二接入系統(tǒng)示意圖方案三：S縣的WLG光伏電站（70MW）以雙回110KV線路接入110KV羅甸變，線路長(zhǎng)度約為60KM，導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-2×240，如圖4.5.3-3。圖4.5.3-3方案三接入系統(tǒng)示意圖光伏電站接入系統(tǒng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方案技術(shù)比較方案一：WLG光伏電站以1回線路接入110KV逢亭變，運(yùn)行簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰合理，具備擴(kuò)建出線間隔的條件，接線長(zhǎng)度適宜符合就近消納原則[18]但供電可靠性差。本工程向北出線，線路走廊開(kāi)闊，工程建設(shè)難度相對(duì)較容易。但是光伏電站的主變?nèi)萘浚?×50）MVA，不滿足電力外送的條件，存在安全隱患。待后期50MVA項(xiàng)目建設(shè)之際，可以滿足遠(yuǎn)期100MW送出需求。方案二：WLG光伏電站以2回線路接入110KV逢亭變，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰合理，具備擴(kuò)建出線間隔的條件，接線長(zhǎng)度較短符合就近消納原則，供電可靠性高。本期主變?nèi)萘浚?×50）MVA，終期主變?nèi)萘?00MVA，均符合將電力外送的條件。方案三：WLG光伏電站以2回接入110KV羅甸變，線路長(zhǎng)度60KM，供電可靠性高但線路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，送出線路建設(shè)和維護(hù)成本高且增加光伏電站自身的損耗。110KV羅甸變現(xiàn)與周圍的變電站的接線形成兩個(gè)環(huán)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，未來(lái)規(guī)劃將會(huì)有光伏電站的接入，消納能力有限[27]。綜合分析，一方案線路最短，但1回線路供電不可靠且容量不滿足電力外送的條件；三方案線路最長(zhǎng)，雙回線路供電可靠性高，但不滿足就近接入的原則且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；方案二線路距離遠(yuǎn)近適宜，符合就近接入原則且供電可靠性高。方案經(jīng)濟(jì)比較根據(jù)《電力工程經(jīng)濟(jì)分析暫行條例》的經(jīng)濟(jì)比較方法，本工程的經(jīng)濟(jì)使用年限為25年并歸算至2020年，其中110KV導(dǎo)線線路（LGJ-240型）為105萬(wàn)元/公里；110KV間隔為120萬(wàn)元/個(gè)。對(duì)以上各個(gè)方案所需的投資費(fèi)用進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，具體比較結(jié)果如表4.6.2-1。表4.6.2-1接入系統(tǒng)方案經(jīng)濟(jì)比較單位：KV、KM、回、萬(wàn)元、個(gè)序號(hào)項(xiàng)目名稱方案一方案二方案三1導(dǎo)線型號(hào)LGJ-240LGJ-2×240LGJ-2×2402電壓等級(jí)1101101103送電線路長(zhǎng)度2040604出線回路數(shù)122表4.6.2-1（續(xù)）：5線路投資2100420063006間隔1117間隔投資12