适应分布式光伏电源接入的配电网规划分析

申冉

(国网宜昌供电公司,湖北宜昌 443000)

适应分布式光伏电源接入的配电网规划分析

申冉

(国网宜昌供电公司,湖北宜昌 443000)

分布式光伏电源的接入将会对配电网网络结构、电压质量及可靠性等方面造成巨大的影响,同时也给配电网的规划工作带来新的挑战。本文就分布式光伏电源接入对配电网规划的影响进行分析,提出了配电网优化规划重点,实现分布式光伏电源与配电网的和谐发展。

分布式电源 配电网 负荷预测 智能化

分布式光伏电源特指在用户场地附近建设,运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网,且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。其对优化能源结构、推动节能减排、实现经济可持续发展具有重要意义。为了促进分布式光伏电源快速发展,我国政府制定了《中华人民共和国可再生能源法》、《节约能源法》等一系列法律、法规支持其发展,随着分布式光伏电源技术的日益成熟,成本日益降低,其在电力系统中所占的比重会逐渐增大。

分布式光伏电源与配电网的连接常见有如下2种形式:

集中式并网:特点是所发电能被直接输送到大电网,由大电网统一调配向用户供电,与大电网之间的电力交换是单向的。通常离负荷点比较远,适于相应容量规模的光伏电站并网。

分散式并网:特点是所发出的电能直接分配到用电负载上,多余或者不足的电力通过联结大电网来调节,与大电网之间的电力交换可能是双向的,适于小规模光伏发电系统,通常城区家庭等光伏发电系统采用这种方式,特别是于建筑结合的光伏系统。

当分布式光伏电源接入后,它对配电网的网络结构、电压质量、可靠性等都会带来影响,也给配电网发展带来新的挑战。因此,在考虑以往配电网规划所包含的传统因素的同时,进一步深入分析分布式光伏电源特点,减少其对配电网的不利影响并使其在配电网中能发挥最大优势是非常必要和迫切的。

分布式光伏电源给配电网规划带来的影响主要在以下几个方面:

(1)负荷预测的难度增加。分布式光伏电源的出现使电力系统的负荷预测与过去相比有更大的不确定性,由于大量的分布式电源安装在用户侧附近,用户可以根据需求选择分布式电源为其提供电能,配电网的负荷增长部分被分布式电源接入抵消,对规划区负荷增长产生影响,负荷增长情况更加难以预测。

(2)寻找最优网络布置方案更加困难。配电网规划是一个动态多目标不确定性强的规划问题,配电网络中通常包含几千个网络节点,当分布式电源网络的节点加入将使寻找最优网络布置方案(投资方案最优、运行维护费用最小、网损最少的方案)更加困难。

(3)对配电网供电的安全性和可靠性的影响。大量分布式光伏电源并网将对系统结构产生深远影响,系统由单向辐射结构转变为多电源结构,对配电网的潮流控制、运行控制和管理等方面带来了一系列的挑战。

(4)分布式光伏电源对智能配电网站点、线路规划的影响。配电网规划中变电站站点的选择对供电范围划分、配电线路路径选择及配变选择等都具有重要影响。分布式电源的引入会导致配电网站点选择时综合考虑新出现的配电站点,降低原有配电网规划中各个站点的联络,导致各个站点的互供程度有所下降,降低了站间联络的可靠性。同时在增强配电网供电的灵活性同时也导致配电网中接线模式更加复杂,线路之间的转供和负载能力降低。

(5)对配电网电压质量的影响。由于分布式光伏电源的波动性、间隙性,将造成接入点的电压波动、电压闪变、谐波等电网稳定和电能质量问题。

(6)对配电网投资效益的影响。对于用户来说,一般是在自发自用的分布式电源出力不够的情况下,才从系统购电,那么分布式电源的接入则有可能导致原有设备处于低载甚至是闲置的状态,如何规划网络,确保配电设施的利用率,提高电网投资效益也是规划关键。

配电网由于加入了分布式光伏电源后,对传统的配电网规划产生了上述影响,因此我们需要结合政府能源发展政策、分布式光伏电源的分布特点、《城市电力网规划设计导则》和《国家电网公司关于印发分布式光伏发电并网方面相关意见和规定的通知》等因素和规范要求统筹来考虑。建立新的方法和模型来解决分布式光伏电源的配电网规划,总体归纳如下:

(1)结合城市能源发展规划,光伏发电示范项目年度规模计划、个人用户申报需求等情况,对区域内分布式光伏电源分布做好调查和预测分析,制定配电网规划建设方案并及时滚动修编,推进配电网协调发展。例如《宜昌市新能源示范城市发展规划》光伏发电示范工程规划为:2014年计划建设20MW,争经过5年努力,到2018年末,全市光伏发电总装机达到20万千瓦,年发电量1.8亿度以上,总投资22亿元,这就需要我们在做“十三五”配电网规划时统筹考虑。同时根据智能化配电网的发展水平,研究微电网的发展,为微电网的发展预留空间,例如对分布式发电规模大的新能源示范区,应同步制定相应的配电网规划典型微方案。建设双向互动、控制灵活、安全可靠的配电网系统。

(2)分布式光伏电源和传统发电厂相比其输出具有明显的随机特性,是经常波动的,且这种波动受气候等自然条件的影响,无法进行有效的调节,因此我们就有必要结合地区气象特点,研究分布式光伏电源随气象条件变化的规律和统计特性,建立相应的模型;运用新的规划理念和先进的计算方法,对分布式电源的安装位置和容量大小寻求最优,将传统配电网的升级发展与分布式电源供电的发展有机地结合起来。

(3)必须规划智能化配电自动化系统,满足大量新能源发电接入电网对运行控制水平的要求,对区域内的分布式光伏发电实现实时动态监控和发输用一体化控制,智能化配电网应具备自愈能力、安全性、经济性、兼容性等特点。

(4)规划配电网架终期与过渡模式的统一。确定终期目标网架规划方案,做好目标网架与过渡模式的衔接,实现规划的远近结合,提高配电网规划的延续性与可扩展性。

分布式光伏电源作为清洁能源,其发展普及将会越来越迅速,配电网的规划、营运和控制等方面都要升级换代来适应分布式光伏电源的快速发展。着眼电网发展全局,充分发挥规划的引领导向作用,做好分布式光伏电源接入的智能化配电网规划工作,实现分布式电源与配电网的和谐发展。

[1] 《城市电力网规划设计导则》Q-GDW156-2006.

[2] 《国家电网公司关于印发分布式光伏发电并网方面相关意见和规定的通知》(国家电网办〔2012〕.2012年10月).

申冉(1982.10—),男,湖北宜昌人,毕业于三峡大学,工程师,主要从事电网项目规划建设。