分布式電源光伏發(fā)電對低壓電網的影響及對策

分布式電源光伏發(fā)電對低壓電網的影響

及對策摘要：分布式光伏發(fā)電是一種新型的可再生能源發(fā)電技術，具備高靈活度、低管理運行成本、高環(huán)保效益等特點。近年來，在國家相關政策驅動下，分布式光伏電源在全國各地持續(xù)保持高速增長，隨著分布式光伏裝機不斷增加，對電網運行的影響呈現“局部向全局發(fā)展、配電網向主網延伸”的趨勢，對電力平衡、無功調節(jié)、電能質量控制、營銷業(yè)務管控等提出了更高要求，給配電網調度運行帶來了新的挑戰(zhàn)。關鍵詞:分布式光伏發(fā)電;電能質量;電網安全分布式光伏發(fā)電是一種新型、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式，具備形式靈活、管理運行成本低等特點，且發(fā)電過程中無噪聲、無空氣和水污染，環(huán)保效益突出，對優(yōu)化能源結構、實現節(jié)能減排具有重要意義。分布式光伏發(fā)電小規(guī)模并網對電網的影響幾乎可忽略，但當分布式光伏發(fā)電大規(guī)模接入電網或在某條供電線路、某個臺區(qū)、某個變電站集中接入時，將對電網產生諸多影響。因此，為保證電網的安全性與可靠性，需全面分析分布式光伏發(fā)電并網對電網的影響。分布式光伏發(fā)電并網要求1.1接入方式不同于低壓電網以及大電網的是，分布式光伏發(fā)電在并網中需要將首要要求放在安全性上。要避免大電流和高電壓影響與破壞到分布式電源。此時一般會用到變壓器處理過多的電流和電壓。要確保并網后系統(tǒng)能夠穩(wěn)定輸送電能。假設并網電壓有著明顯差異，要做好光伏發(fā)電系統(tǒng)容量控制工作。低壓電網變壓器負責總負荷25%左右。此外，并網短路電流不可以超過整個系統(tǒng)1/10的額定電流。參照國內某山區(qū)條件，分布式電源的裝機容量和電壓等級為：在容量一N5—kW時電壓220—V；在容量為8~400—kW時等級為380—V；在容量為400~6000—kW時等級為10—kV；在容量N6000—kW時等級在10—kV以上。并網環(huán)節(jié)假設高低電壓的條件都能夠滿足接入要求，通常會優(yōu)先選擇低電壓，減少并網負面影響和作用。1.2分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)電能質量和其他要求光伏發(fā)電在我國尚處于發(fā)展階段，其電能質量參差不齊，需要在并網前做好評估工作。電能評估的指標較為多樣，包括電源容量、并網方式、變流器型號等。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網后，發(fā)送的電能以及向周邊地區(qū)交流電網提供的電能，在電壓偏差、諧波、閃變、電壓波動、諧波等各個方面也必須滿足國家標準。其他要求還包括分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的電壓和功率控制，在并網前，低壓電網一端的電流和電壓通常是基本穩(wěn)定的，功率的變化也帶有規(guī)律性特點。并網后，為保證系統(tǒng)工作效果，要求分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠對功率和電壓進行調節(jié)。以某地區(qū)低壓電網和電力用戶用電情況來看，應保證10kV（6kV）以及35kV以下等級的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠調節(jié)其電壓和功率，并保證其不超過低壓電網工作上限。在我國線性標準中，分布式電源并網后，公共連接點的電壓偏差應滿足GB/T12325-2008《電能質量供電電壓偏差》的規(guī)定，如果并網接入點電壓處于35kV水平，接入點的電壓變動應在3.5kV以下；如果并網接入點電壓處于20kV水平，接入點的電壓變動應在1.4kV以下；如果并網接入點電壓處于20kV以下，接入點的電壓變動不得超過1.2kV。分布式光伏并網對低壓電網的影響2.1系統(tǒng)概況以某分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網點為研究對象，主要對低壓電網的有關影響進行分析，就此分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)而言，其具有10MW的裝機容量，交流電低壓配電網的接入點是380V，結合本地工作的具體情況可知，等把分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)接入該低壓電網之后，其影響到此網的常規(guī)工作，比如，配電網的系統(tǒng)的穩(wěn)定性、電能的質量，以及運行的可控性等等。2.2電能質量影響通過持續(xù)性觀察，能夠迅速發(fā)現，在低壓電網和PV-system并網之后，逆變器應用的高頻調制頻頻發(fā)生諧波現象。在PV-system和大電網一同工作時，儲蓄電能在電壓上能夠同步保持一致。當然會在持續(xù)工作以后引起諧波進一步放大現象。這種諧波通常真實存在。必須強調的是在PV-system中，系統(tǒng)能量為太陽。所以很多情況下人們做不到穩(wěn)定性控制。雖然本次調查對象地區(qū)有著充足的光照，但偶爾也會經歷多云、陰天和降雨這類現象。在陰天和降雨天氣作用下，PV—system無法保障自己的工作質量和效率，不穩(wěn)定的發(fā)電能力會影響到電網運行。PV-system頻頻出現閃變和電壓波動現狀。此外，配網系統(tǒng)并網后同樣也會呈現出復雜性問題。此時需要做電能分配、傳輸、集中工作，而這一現象同樣也會讓電網工作面臨巨大壓力。2.3孤島效應孤島效應是指分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網后出現的一種情況，由于該系統(tǒng)的作業(yè)與大電網是并立的（極少數可能存在緊密關聯），當大電網出現故障時，可能停止供電，如果分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端沒有了解該情況，以常規(guī)工作要求繼續(xù)向電網供電，可能導致電能浪費，也可能導致從事電網檢修、維護工作的人員受傷。與此同時，當分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)一端出現故障，在并網運行的前提下，大電網中的電能也可能進入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中（在電壓相同的情況下），導致分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)端工作異常，如果低壓電網為單相分布式發(fā)電系統(tǒng)，會導致系統(tǒng)三相負荷欠相供電。本次研究所選的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)即為單相分布式發(fā)電系統(tǒng)，面臨上述各類威脅。相關影響的解決措施3.1電能質量相關影響的解決措施不論采取何種措施也避免不了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)給電能質量帶來的影響，但可以采取一些應對措施，諸如，技術性措施，使其影響的級別得以降低。就某某地的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)分析，當地政府部門對其建設工作實施統(tǒng)籌管理，所以，可以對項目進行具體分析，在規(guī)劃階段，同時選用適宜的電能質量治理裝置，然后把其配置于分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的一端，并對系統(tǒng)功能進行測試。在并網之前，其按照一定的標準，即10MW的裝機容量，且對諧波提出要求，即其控制的有效性大于等于60%。對于蓄電池而言，其容量應大于等于系統(tǒng)的發(fā)電總量，即在16-32小時之間，進而符合其基本要求，即針對臨時輸電、輸電的穩(wěn)定性。3.2孤島效應的解決措施孤島效應的處理，目前主要借助技術性檢測的方式，通過各類檢測手段了解電網工作的態(tài)勢，再針對問題分析處理手段。由于孤島效應的出現并無規(guī)律可循，建議采用分布式監(jiān)控的方式提升總體作業(yè)效率，該方式的核心思想是在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和低壓電網的并網點安置設備，由該設備了解地網情況，并在第一時間偵知接入點的工作態(tài)勢，當電網作業(yè)出現異常、供電停止后，將該信息快速傳輸至管理端，終止分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸電，將多余電能存儲于大容量蓄電池中，如果蓄電池處于滿容狀態(tài)，則暫時停止發(fā)電；如果設備偵知分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)出現工作異常，也會發(fā)出警報，避免電網電能進入分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，以此保證系統(tǒng)不會受到孤島效應的破壞。3.3模擬實驗和綜合評析為了進行模擬實驗，就某地區(qū)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)并網點進行研究，同時基于計算機構建模擬系統(tǒng)，并對工作效果進行分析，憑借電能質量治理裝置、智能技術、檢測手段等內容?；诖?，通過計算機對其參數進行模擬，其動態(tài)指標主要包括以下方面，諸如，天氣的情況、低壓電網工作異常、光伏發(fā)電系統(tǒng)工作異常等，這樣一來，積極有效地控制電網的諧波，一旦不能正常運行的話，則警報會被及時發(fā)出，即分布在每一處的設備，進而達到電網工作所需。結論分布式光伏發(fā)電技術是解決能源和環(huán)境問題的有效途徑，大規(guī)模分布式光伏并網發(fā)電是未來有利用效能源的快捷方式，但其在電能質量、繼電保護、電網規(guī)劃等方面給電網帶來的影響不可忽視，開展分布式光伏并網發(fā)電對電網影響的研究工作很有必要。本文針對分布式電源對電能質量、孤島效應等影響，給出了對應的解決措施。一是要求在分布式電源光伏發(fā)電系統(tǒng)建設前做好規(guī)劃，開展電能質量治理裝；二是通過各類檢測手段，計算分析來解決孤島效應問題。模擬實驗和綜合評析證明了其有效性，可推廣應用于實際