分布式光伏发电并网对配电网安全的影响分析

分布式光伏发电并网对配电网安全的影响分析

(1国网湖北省电力有限公司宜城市供电公司湖北宜城441400;2上海豫源电力科技有限公司上海200240)

摘要:分布式光伏发电因为自身发电方式的特殊性以及发电设备的特殊性,在发电过程中有许多新型的,尚待解决的问题。因为问题的新颖,各种研究观察的核心也逐渐转移到优化方式上,如何更好的解决各种问题也成为社会关注的重点。各种可持续发展的贯彻理念以及国家政策的支持,为更好的解决相关问题提供了必要的基础,相信问题的解决也指日可待。

关键词:分布式发电;并网;配电网安全;影响

引言

分布式光伏发电可满足我国当前可持续发展的现状,也能满足各种社会长远发展的实际需求,但因其发电方式及发电设备的特殊性,在发电过程中存在诸多新型的、尚需解决的问题,其中对整个电网运行安全、检修安全、网损等造成的影响问题最为突出。因此,需在结合可持续发展理念的基础上,利用联动方式、技术监督、入网检测等方式来解决相关问题,帮助发电业的进一步发展。

1分布式光伏发电概述

分布式光伏发电是时代发展的产物,随着全球能源紧缺问题愈发严重,人们开始关注能源问题,国外发达国家积极开展新能源探索工作,太阳能作为21世纪最大的能源突破口,近年来德国、日本、美国更是颁布了一系列政策鼓励发展光伏产业,美国是最先借助太阳能进行并网发电的国家,我国太阳能光伏发电行业发展较晚,只有近20年的历史,但已初具规模,我国太阳能资源较为丰富,可以开发利用的太阳能高达20亿千瓦。分布式光伏发电输出功率小,污染小,环境效益高,实现了发电用电并存,能有效缓解局部用电紧张的问题,当前它多被用于农村、山区和牧区,使用时切记分布式光伏发电密度较低,无法从根本上解决用电紧张问题,它只能作为电力工程的辅助,近年来,国家鼓励发展分布式光伏发电行业,给予相应的资金补助和电价补贴,仅2015年分布式光伏发电量达到1000万千瓦,当前我国中东部地区也积极打造分布式光伏发电系统,它已然成为未来电力行业发展的重要突破口。

1分布式光伏的并网接入

1.1光伏系统构成

对于一般的光伏系统来说,可以根据其发电方式分为离网型和并网型两种类型,其中离网型是一种孤立的发电系统,不与常规电力系统相互连接,其构造包含控制器、蓄电池组、逆变器、光伏电池阵列构成,以其特点,主要应用于乡村、高原、荒漠和海岛,这些地区公用电网难以覆盖;而并网型系统则是与常规电力系统相连接,将系统网络并入到传统配电网络当中,实现电力能源利用的最大化。其构成结构主要包括有系统控制器、光伏方阵、并网逆变器等,这种类型的光伏系统根据密集程度还可划分为分布式光伏电站和集中式光伏电站两种,本文进行研究的正式并网型分布式光伏发电系统。

1.2并网接入方式

在国网典型设计当中,关于分布式光伏发电系统的并网接入方式多达十三种,并形成了并网方式数据库。在这十三种方式之中,最为常见的为模糊匹配技术。模糊匹配技术的实现首先要基于分布式光伏发电系统的全参数量化,从而使接入容量、电压等级、配网拓扑等内容能够进行分级排序,从而实现模糊函数的建模,计算出并网规则和相对阈值,从而使设计方案能够针对具体的并网需求做出最优选择。以光伏电池的输出选择为例,在进行并网接入设计的时候,分布式光伏发电系统需要优先考虑并网的配电网络所在地区的光照条件,利用数学模型进行建模仿真。

2分布式光伏发电并网的现状

笔者经过相关的资料调查,得出分布式光伏发电的现状主要如下:①社会发展的现状。分布式光伏发电是一种新型的发电方式,较好的满足时代对于清洁能源的实际需要,也有一定发展支持的社会基础。人们逐渐认识到清洁能源的重要性,于是以各种光伏为代表性的可以当做再生能源的发电方式便逐渐成为人们使用电的主要发电方式。我国为了更好的研究分布式光伏电的技术,各种完善措施成为关注的重点,分布式光伏发电并网对配电网的运行是否具有高度的安全性也逐渐成为研究的核心。光伏发电方式是利用太阳能发电的一种有效方式,所以面对各种燃烧发电的方式不仅会造成各种煤炭资源的大量衰竭,还已经无法满足当下发展的实际需求了的现状,分布式光伏发电得到较大的发展前景,发展潜力较大。人们社会上的需求较大,于是各种市场规模也逐渐扩大。大量的分布式光伏的接入,对之后的电力系统运行方式会出现较大的改变,配电网会从一种垂直的辐射网络成为水平式网络。比如自动化系统等的运行,在实际操作中的各种运行安全和计量安全就会成为降低影响的核心;②光伏发电的简介。分布式的光伏发电主要是用户在住所附近的场地上进行基础设施的建设,利用一定的电路系统对太阳能进行有效的转化和使用。光伏发电主要的运行方式有以下几种特点,首先是自发的发电方式,多余的电量可以用于各种多样化的使用,在配电系统中能够起到平衡调节作用。分布式的光伏发电遵循的意志都是就近利用,清洁高效,因地制宜。分布式发电系统一般都会包括各种复杂的组成部分,但是光伏组件所产生的直流电可以有效的进行利用之后,再转换成交流电,进行有效的利用。

3分布式光伏发电并网的影响

(1)对运行安全的影响。我国当前的配电网以中低压配电网为主,这一类的配电网又以中性点不接地系统的配电网为主,所以常常采用的是单侧的电源辐射型供电网络,这种网络情形下,分布式光伏发电一旦接入了配电网,除去最明显的多电源结构这一变化外,整个电网的潮流、短路电流的大小、流向以及分布的特征都会有相应的改变。

(2)对检修安全的影响。由于分布的光伏发电大多数情况之下都是属于用户的侧式用网,所以一旦负荷与出力发生失衡,便会出现类似孤岛效应的问题。当检修人员对整个光伏发电的电路进行检查和维修时,如果因为细节问题而没有及时发现和解决问题,便会使得电路在运行过程中,相关有效因素失效,会给整个检修工作甚至工作人员带来较为严重的安全作用的隐患。

(3)对网损造成的影响。分布式发电DG会增大或减少网损,这主要取决于DG的位置、负荷量的相对大小、网络拓扑结构等因素。在负荷附近接入DG将会导致整个配电网的负荷分布发生变化,具体体现为:①配电网中所有负荷节点处的负荷量均大于该节点DG的发电量时,所有线路的损耗将会减少;②配电网中至少有一个负荷节点处的负荷量小于该节点DG的发电量,但整个配电网的总负荷电量超过所有DG发电总量时,可能会增加一些线路的损耗,但总体线路损耗呈减小趋势。

(4)对于计量安全的影响。分布式光伏电在接入配电网之后,需要接入和光伏发电相对应的光伏发电计量表,但是这种计量表在实际使用过程中,很容易出现用户偷电的问题,所以在技术上以及资产属性上都存在很大的可能性,于是在计量时便会出现一定的计量精确性问题。虽然人们知道偷电的可能性较大,但是具体的证据在掌握过程中依旧存在一定的难度,这也是分布式光伏电在日后使用过程中亟待完善的部分。

4解决分布式光伏并网对配电网影响的措施

4.1保证配电网运行安全

(1)继电保护。配电网在发生二相短路或三相短路时,分布式光伏电源所提供的短路电流均不允许超过额定电流1.5倍;分布式光伏并网点的下游处若出现短路情况,主电源所提供的短路电流就会减小,减小的幅度与系统短路的容量、分布式伏发电的接入容量有关。(2)自动化。利用重合闸配合与分布式光伏发电脱网特性的方法,来消除分布式光伏发电对短路造成的影响:将变电站重合闸延时的时间延长到2.5~3.5s;不保持配电终端所送过的电流信号,或者将信号所保持的时间缩短到1s内;分布式光伏电源并网的发网容量若超出线路容量的25%时,要重新整定配电终端故障信息上报的阈值,致使设定值提升。

4.2确保检修安全

需要加强检修管理措施以及修订管理规程,再度加强分布式光伏电源并网配电网的安全性。经过实验检验和观察发现,分布式光伏电出现孤岛效应不可避免,因此相关不辅助措施便要发挥较大的作用,可以通过制定分布式的光伏并网配电检修管理等措施,避免在送出线路检修过程中受到各种安全问题的威胁。

4.3技术规范手段

(1)加强入网检测。检测分布式并网光伏逆变器欠压的防孤岛保持功能,确保系统跳开开关后能自动切除并网光伏的电源系统;(2)加强技术监督。加强稽查非常规途径接入的配电网220/280V的分布式光伏电源,以保证孤岛解列和分布式光伏并网的配置失压跳闸功能;(3)利用联动的方式,配电的总关跳开后,下级的所有电源公共连接点开关联动跳开。

5优化分布式光伏发电并网保护工作

组建专业的工作团队,加大人才队伍建设,开展并网工作时一定要事先根据当地分布式光伏发电情况和电力系统运行情况,进行全面系统分析,对勘察、设计、建设、维护各个阶段进行全面把握,确定切实可行的施工方案,确保并网后系统运行稳定,分布式光伏发电其电压稳定与否是影响电力系统正常运行的关键因素,因此在并网前可以安装相应的调压设备,21世纪是知识的时代,电力设备更新较快,根据各地的实际情况选择最佳调压设备,及时更新陈旧设备,保证设备性能符合系统运行的实际需求,像当前较常使用的无功发生器和静止无功补偿设备。电力系统较为复杂,工作人员要根据配网的不同节点选择适宜的调压方法,在确保配网稳定的前提下调节电压,保证电压浮动在合理范围内。变压器作为并网工作中不可或缺的重要组成部分,准确把握变压器的性能,根据系统情况调节变压器变比,保证光伏电能接入电网后,电压始终在合格范围内,在施工时一定要反复试验多次操作,保证系统运行稳定,避免在投入使用后出现安全事故,造成难以预计的经济损失。

光伏电源主要是依靠太阳能生产电源,其电力能源稳定与否受制于太阳辐射,因此在接入光伏电时一定要科学把控电源,调整其接入位置,尽可能减少太阳辐射对其的影响,以免出现逆流问题,因此在开展光伏电并网工作时一定要准确把握电源的接入位置,保证其电源电压在合理范围内,即使辐射过强其电压有变化也不会超过极值,电力系统仍能正常运行。此外,可以在电力系统中安装科技设备,科学监控整个电网的电压值,当前人们多会在系统中设置集中调压模式,根据电压值实现自动化调节,保证电压的浮动在合理范围内,确保电能稳定输送到用户手中,推动社会稳定运转。

结束语

分布式光伏发电满足国家当下可持续发展的现状,也能满足各种化石能源逐渐满足不了长远发展现状的实际需求。为了保护生态环境,使得生态效益、社会效益以及经济效益尽可能的统一,各种有效的措施进一步完善。为了解决发展的问题,分布式光伏发电因为自身的优势而不断扩大市场上使用的比例,但是在实际使用过程中,仍旧有许多亟待解决的问题,因此积极探索分布式光伏发电并网对配电网安全的影响具有重要的现实意义。

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