(国网安徽省电力公司马鞍山供电公司243000)
摘要:伴随人类社会的发展,传统能源的连续开采,环境污染成为一个日益增长的问题,人们将目光聚焦到新型、绿色、环保的可再生能源方向上。经长期研究,分布式电源的出现,受到了很多国家的重视,被认为能够很好的替代传统能源。开展分布式能源入网对电网影响的研究,从方法上对电网规划和发展具有重要参考价值,最终缓解我国能源供应的紧张局面,对于改进环境,也有着重要的实际论意义,因此也是越来越受到重视。
关键词:分布式光伏;电网;运行检修;影响
1、概述
随着火力发电的发展,各种化石性燃料被大量消耗,这些不可再生能源储备日益减少,能源紧张问题和环境污染问题已经成为限制人类社会继续发展的瓶颈,积极开发和利用清洁能源,已经势在必行。在这样的背景下全球能源互联网理念得以产生和发展。太阳能具有清洁无污染、投资成本小、不受地域限制等优势特点,因此受到社会各界的广泛关注。能源互联网在我国还是一个新概念,它对我国能源产业的改革具有战略性的指导意义,对国内能源产业的能源再生规划发展、加强能源的充分利用、促进能源市场的开放和能源产业的优化升级都有重要的现实意义,对国民经济发展创造新的增长点,在全球化进程中跟上时代的脚步。利用太阳能光伏发电,是能源互联网的重要组成部分,已经成为清洁能源的重要开发领域。光伏并网在我国华北、西北等地区已经得到初步实验应用,但是由于光伏发电受天气变化影响,波动性较强,对电网继电保护、供电质量、系统调控管理都会产生影响,这些问题都亟待解决。
2、分布式光伏电源的接入方式
分布式光伏电源被接入配电网的方式,是直接影响其利用率和保障电网安全运行的基础。在长期的实际工作中,福建省对分布式光伏电源接入配电网的接入方式进行了有针对性的分类。
2.1、采用10V专线并入电网
这种接入方式主要用于直接与电网企业进行电能交易的商业化运营的小型发电公司,因此无需直馈用户,以专线形式经配电线路与电网企业的变电站或开闭所的10kV母线连接,由此需要较大投资经费。这种接入方式在公共电网未覆盖的无电地区较常出现,可作为一种补充形式的并网方式。如果采用的是完整接线,则对配电网的综合调度与安全控制比较有利,且对公共电网的其他用户产生的直接影响较小,但是这种方式会对接入的上一级电网产生严重影响,因此需在这个方面开展重点保护措施。
2.2、利用T接方法并入到10kV公用电网线路
T接方法就一种比较经济的接入方式,且接入形式比较多样,可以根据不同的设计接入干线或支线。虽然具有经济、灵活的优势,但这种方法对电网安全运行的威胁非常大,会造成并入网线线路的故障,使得该线路上的所有用户受到影响。因此,在采用这种接入方式时,应将其接入配电网的调度自动系统,使其纳入配电网的整体统一调度管理。
2.3、分布式光伏接入380V低压母线
这种接入方式适用于装机容量不超过6MW的民用自发自用、余电上网的小型光伏电源。通过电缆与配电变压器380V配电系统相连接,可以轻构实现接入。这种并网方式由于操作简单,且随着相关技术和产品的不断升级,其应用空间越来越广,但是其本身具备的分散性、规模化、反调峰特性、无调度管理等特征对配电网的安全运行及管理都带来了一定的难度。
3、分布式光伏接入对电网运行的影响
3.1、对电压的影响
在集中供电的配电网中,多为辐射状。在稳态运行过程中,电压是沿着馈线潮流方向呈慢慢降低趋势的。当光伏电源被接入后,会使馈线上的传输功率下降,而沿馈线各负荷节点位置的电压则会出现相应的提高,有时候或者能造成某些负荷节点的电压偏移或超标,具体该节点的电压被抬高到多少,与所接入的光伏电源的部位和它的总容量有着直接的关联。一般而言,我们可利用在中低压配电网络中设置有载调压变压器和电压调节器等调压设备的方式,来控制负荷节点的电压,确保其电压偏移在可控且合规的范围内。
3.2、对短路电流的贡献
一般情况下,我们认为当配电网络侧出现短路时,接入配电网络的光伏电源几乎对短路电流无任何贡献,且稳态短路电流相比较光伏电源额定输出电流来说,只大19%~20%,且短路一刹那产生电流峰值与光伏电源逆变器本身的储能元件和输出控制性能也有着密切的关系。通常在配电网络里,短路保护的措施多为过流保护与熔断保护相结合的方法。而对高渗透率的光伏电源,一旦在馈电线路上出现短路,通常我们认为是由于光伏电源提供了大多数的短路电流,这才导致短路故障难以检出。根据多国的实验结果可知,采用控制电流注入的光伏电源逆变器对短路电流贡献实际上并不大。
3.3、注入电流谐波
电流谐波对配电网络和用户的影响不可谓不重大。其影响范围一般包括:使电压平均值有所改变、使电压出现闪变、使旋转电机和发电机出现发热情况、导致变压器出现发热和磁通饱和状况、使保护系统出现失误动作、对通信系统产生电磁干扰、出现系统噪音等。通常而言,导致光伏电源逆变器出现谐波的原因主要包括:一是50Hz参考基波波形不理想导致;二是在高频开关状况下引发谐波发生。而降低甚至消除部分谐波时,应从其影响因素上下手,主要包括谐波间的相位差、配电网的线路阻抗和负荷。例如,在光伏电源逆变器出现正弦基波的时候,可通过部分补偿的方式来降低配电网的电压波形出现畸变的可能,同时也会使逆变器输出的电流谐波量增多,当将光伏电源逆变器接入到弱电网内的时,上述现象就会表现得更为明显。而如果光伏电源逆变器检测配电网电压生成的是参考基波的时候,虽然此时光伏电源逆变器输出的正弦波电流状态良好,但却不能补偿配电网的电压波形畸变。基于此,在实践运行过程中,光伏电源注入的谐波电流通常均达到有关标准规定的要求。
4、优化建议
4.1、规范管理制度
完善管理制度,规范并网运行流程.为应对分布式光伏并网后其波动性、间歇性对电网安全运行的不利影响、提高对分布式光伏电网的驾驭能力、服务规范好分布式光伏并网运行管理,需及时制定分布式光伏并网运行管理相关规定,对接入电网分布式光伏并网调度管理、运行管理、继电保护及安全自动装置管理、调度自动化管理、检修管理等环节进行统一规范,加快分布式光伏并网步伐,推动新能源产业发展。
4.2、开展试点探索
积极开展储能优化配置方案研究。储能是解决分布式光伏大量并网问题的一个有效途径.一是储能对用户方面:1)稳定功率输出和电压,解决光伏出力的间歇性和波动性问题;2)补偿雷电引起的电压瞬降,增强用户用电的可靠性和稳定性;3)削峰填谷节省电费.二是储能对系统方面:1)调峰调频.大幅度减少旋转备用的机组,适当减少电网装机容量;2)增强电网运行的经济性;3)相对增大某区域主变或线路的限额;4)解决小区域高峰期低电压情况;5)实现按照计划曲线发电.随着储能技术的发展,成本下降后必然大范围应用,提前开展储能优化配置研究,对于提升电网分布式光伏接纳水平和电网安全运行意义重大。
总之,为保证分布式光伏电源安全的接入公用电网,对其接入方式和影响等方面进行深入研究非常有必要,需要引起我们的重视。
参考文献:
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